ジョージサイデル著
スコットランドの科学者が世界に羊のドリーについて語ってから20年が経ちました。哺乳類は成体の体細胞からのクローン化に成功しました。ドリーの特別な点は、彼女の「親」が実際には成羊の乳腺組織に由来する単一の細胞であったことです。ドリーはその羊の正確な遺伝子コピーであり、クローンでした。
ドリーは人々の想像力を捕らえましたが、この分野の私たちの人々は、彼女が以前の研究を通してやってきたのを見ていました。私は40年以上哺乳類の胚を扱ってきましたが、私の研究室では牛や他の家畜種のクローンを作成するさまざまな方法に特に焦点を当てています。実際、ドリーを発表した論文の共著者の1人が私たちの研究室で3年間働いていました。有名なクローンの作成を手伝うためにスコットランドに行く数年前。
ドリーは重要なマイルストーンであり、科学者にクローン技術の改善を続け、幹細胞研究の新しい概念を追求するよう促しました。終盤は決して意味がありませんでした。遺伝的に同一の家畜の軍隊になるために：むしろ、研究者は技術を洗練し、他の方法と組み合わせて、伝統的な動物の繁殖方法を強化し、老化と病気についての洞察を得ます。
通常の精子ではありません+卵
ドリーは完全に正常な羊で、多くの正常な子羊の母になりました。彼女は6年半生きましたが、伝染病が群れに広がった後、最終的に倒されました。 、クローン化され、通常は複製された羊に同様に感染します。彼女の人生は珍しいことではありませんでした。それが彼女をユニークなものにしたのは彼女の起源です。
ドリーにつながる数十年の実験の前は、正常な動物は卵子の受精によってのみ生産できると考えられていました。精子。それが自然に機能する方法です。これらの生殖細胞は、遺伝物質がすべて混ざり合っており、他のすべての種類の細胞の半分の量である、体内で唯一のものです。こうして、これらのいわゆる一倍体細胞が受精すると、DNAの完全な補体を持つ1つの細胞が生成されます。結合すると、細胞は2倍体、2倍、または2倍と呼ばれます。2つの半分が全体になります。
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その瞬間から、その体のほぼすべての細胞が同じ遺伝子構成を持っています。1細胞胚がその遺伝子を複製するとき現在2細胞の胚の両方の細胞は遺伝的に同一です。次にそれらが遺伝物質を複製すると、4細胞期の各細胞は遺伝的に同一になります。このパターンは続くので、成人は遺伝的にまったく同じです-それが肺であろうと骨であろうと血液であろうと。
対照的に、ドリーはいわゆる体細胞核移植によって生産されました。このプロセスでは、研究者は卵子から遺伝物質を取り除き、それを他の体細胞の核に置き換えます。得られた卵子は、子孫に成長する胚を生産するための工場になります。写真には精子はありません。遺伝物質の半分が精子から、半分が卵子から来るのではなく、すべてが単一の細胞から来ています。それは最初から二倍体です。
ドリーにつながる長い研究パス
ドリーは、たとえば、二倍体の胚および胎児細胞が可能性があることを示した何百ものクローニング実験の集大成でした。子孫の両親しかし、クローン化された胚や胎児に起因する動物のすべての特徴を簡単に知る方法はありませんでした。研究者は、16細胞の胚のいくつかの細胞を凍結し、他の細胞;望ましい動物が生産された場合、凍結細胞を解凍してより多くのコピーを作成できますが、成功率が低いため、これは実用的ではありませんでした。
ドリーは、成体の体細胞も次のように使用できることを示しました。両親。したがって、クローン化される動物の特徴を知ることができました。
私の計算によると、ドリーは体細胞核移植での277回の試みからの単一の成功でした。体細胞核移植によるクローン化のプロセスもあります。まだ異常な胚を生成し、そのほとんどは死にます。成功率が大幅に向上したため、成功率は10％程度になりました。ただし、使用する細胞の種類や種によって大きく異なります。
10種類以上の細胞がクローニングの「親」として使用されています。最近では、ほとんどのクローニングは細胞を使用して行われます。皮膚を生検することによって得られます。
遺伝子以外がクローンに影響を与える可能性があります
遺伝子は話の一部にすぎません。クローンは遺伝的に同一ですが、その表現型（表現する特性）は異なる。それは「自然に発生する一卵性双生児のようなものです。それらはすべての遺伝子を共有しますが、特に異なる環境で飼育された場合、実際にはまったく同じではありません。
環境はいくつかの特性に大きな役割を果たします。食料の入手可能性は体重に影響を与える可能性があります。病気は発育阻害を引き起こす可能性があります。これらの種類のライフスタイル、栄養、または病気の影響は、個人のどの遺伝子がオンまたはオフになるかに影響を与える可能性があります。これらはエピジェネティック効果と呼ばれます。 2つの同一のクローンですべての遺伝物質が同じである場合でも、すべて同じ遺伝子を発現しているとは限りません。
優勝した競走馬のクローンを作成する方法を検討してください。勝者のクローンも勝者になることがありますが、ほとんどの場合、そうではありません。これは、勝者が外れ値であるためです。適切な遺伝学だけでなく、適切なエピジェネティクスと適切な環境が必要です。たとえば、勝者の競走馬が胎児の発育中に経験した子宮の状態を正確に再現することはできません。したがって、チャンピオンのクローンを作成すると、通常は失望につながります。一方、レースに勝った馬の割合が高い種馬のクローンを作成すると、結果として同様に勝者を産むクローンでは非常に確実です。これは表現型の状況ではなく遺伝的状況です。
遺伝学は信頼できますが、エピジェネティクスと環境が最適ではないことを意味するクローニング手順の側面があります。たとえば、精子には、受精した卵を活性化するエレガントな方法があり、適切に活性化されないと死にます。クローニングでは、活性化は通常、強い電気ショックによって達成されます。クローニングとその後の胚発生のステップは、インキュベーター内の試験管で行われます。これらの条件は、受精と初期胚発生が通常発生する女性の生殖管の完全な代替ではありません。
時々、異常な胎児が満期まで発達し、出生時に異常を引き起こします。いくつかのクローンの最も顕著な異常な表現型は「大きな子孫症候群」と呼ばれ、子牛または子羊が通常よりも30または40パーセント大きく、出産が困難になります。問題は異常な胎盤に起因します。出生時、これらのクローンは遺伝的に正常ですが、大きすぎて、高インスリン血症および低血糖症になる傾向があります。 （子孫が異常な胎盤の影響を受けなくなると、状態は時間とともに正常化します。）
クローン作成手順の最近の改善により、自然生殖でも発生するこれらの異常が大幅に減少しましたが、発生率ははるかに低くなっています。 。
クローンを続けていく
数千のクローン哺乳類が、約20種で生産されています。クローンの精子を介してより高品質の牛を生産するために、ファイナルアンサーという名前の有名なアンガス種雄牛（最近老齢で死亡した）のクローンを作成するなど、実用的なアプリケーションに関係するものはほとんどありません。
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しかし、クローン研究の状況は急速に変化しています。ドリーを生産する原動力はそうではありませんでした。むしろ研究者は、動物を効率的に遺伝的に変化させるために、クローン技術を他の方法と組み合わせたいと考えています。これは、牛などの種の集団を変化させるのに数十年かかる従来の動物繁殖方法よりもはるかに迅速です。
最近の例の1つは、ポーリングされた（角のない）遺伝子を乳牛に導入することで、角を取り除くという痛みを伴うプロセスの必要性を排除することです。さらに印象的なアプリケーションは、感染できない豚の系統を生産することです。非常にコンタ巨大で衰弱させるPRRSウイルス。研究者たちは狂牛病を発症できない牛を作ったことさえあります。これらの手順のそれぞれについて、体細胞核移植はプロセスの重要な部分です。
これまで、これらの体細胞核移植実験の最も価値のある貢献は、得られた科学的情報と洞察でした。彼らは、老化などの側面を含む、正常および異常な胚発生の理解を深めました。この情報は、先天性欠損症の軽減、不妊症の回避方法の改善、特定の癌と闘うためのツールの開発、さらにはいくつかの悪影響の軽減にも役立っています。老化の原因–家畜、さらには人々。ドリーから20年経った今でも、重要なアプリケーションは進化しています。
この記事は、コロラド州立大学の生物医学教授であるジョージ・サイデルが会話のために書いたものです。許可を得て再発行されました。