キメラ技術に進歩です。
中国科学院（CAS）で行われた研究によって、2種類のサルの幹細胞を高レベルで融合させた、世界初の生きたサルのキメラが作成されました。
生物学におけるキメラは、1匹の体内に2種類以上の異なるゲノムをもつ細胞が同居する状態を意味しています。
今回の研究では幹細胞の融合レベルを確認するために、2種類の幹細胞のうち1種類に強い光シグナルを放つように遺伝子改造されており、生まれてきたキメラサルの目や指や脳、肺、心臓などは緑の輝きを放っていました。
これまでキメラマウスやキメララットなどは作られていましたが、ヒトに近い霊長類でのキメラ作成技術は、病気の研究や薬の開発に有用な道となると期待されています。
ただ研究で誕生したキメラサルの赤ちゃんは健康に問題があり、低体温症と呼吸困難を発症したため、出産後10日で安楽死させられました。
研究者たちは、キメラサルを実験動物として確立するには、キメラ作成のアプローチを最適化する必要があると述べています。
しかし、キメラサルの赤ちゃんは何が原因で、健康が悪化してしまったのでしょうか？
研究内容の詳細は2023年11月9日に『Cell』にて「ES細胞の寄与が高い生きたキメラサルの誕生（Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells）」とのタイトルにて公開されています。
目次
- キメラ技術の問題点は混ぜ合わせが弱さにある
- 生まれてきたキメラサルは脳まで緑色に輝いていた
キメラ技術の問題点は混ぜ合わせが弱さにある
キメラの用語はギリシャ神話に登場する、ライオンの頭と山羊の胴体、蛇の尻尾を持つハイブリッド動物として描かれています。
一方、生物学におけるキメラはより柔軟な存在であり、2種類以上の異なる遺伝子を持つ細胞が1匹の体内に同居している状態を示します。
名前の印象とは裏腹に、キメラ生成の基本となる原理は単純であり、ベースとなる宿主胚の幹細胞に別個体の幹細胞を混ぜることで作られます。
宿主が成長すると、移植された幹細胞も成長に合わせて脳・心臓・腎臓・肝臓・精巣・精子などさまざまな細胞に変わっていき、宿主の細胞と一緒に体を構成することになります。
またキメラ研究が行われている動機は、SFのようなモンスターを作るためではなく、医学において有用とされているからです。
特定の遺伝子疾患を持つ細胞と健康な細胞を混ぜ合わせることで「胃だけが病気の個体」や「肺だけが病気の個体」など現実の病気に近い状態を作ったり、変異した細胞が健康な細胞にどのように影響するかを調べることが可能となります。
また絶滅危惧種の細胞を近縁種の細胞を混ぜて、体は近縁種でも生殖器は絶滅危惧種のもととなるようにすることで、絶滅危惧種の精子や卵子を量産することも可能になります。
一方、既存の遺伝子操作では実験動物の全ての細胞が同じ遺伝子で構成されているため、キメラのような器用な設定を行うのは困難でした。
ただ、これまでの研究で作られたキメラサルの場合、宿主細胞の比率が圧倒的であり、移植された細胞が各種臓器に占める割合は0.1～4.5%に過ぎませんでした。
この状態でもキメラとは言えますが、移植細胞の寄与があまりに低いため、病気研究のモデルとして使うのに適していません。
病気の細胞が臓器のなかで0.1%しかない場合、そもそも病気の症状を発症してくれない可能性もあるからです。
移植細胞の率が低くなってしまう原因は、宿主細胞と移植細胞で発育上のタイムラグが生じてしまい、移植細胞の競合的な排除が起こるためだと考えられています。
簡単に言えば、宿主胚が「そろそろ脳を作りたいなぁ」と考えているときに、宿主細胞だけが脳にすぐなれる細胞を有していて、移植細胞にそのような細胞がない場合、結果的に脳のほとんどが宿主細胞だけで作られるようになってしまいます。
そのため研究ではまず、採取した幹細胞たちに対して事前の調整を施しました。
この調整は2022年に『Nature』発表された幹細胞の時間の巻き戻し技術がベースとなっています。
また移植細胞の区別がつきやすいようにするため、移植細胞の遺伝子を組み変えて緑色の光を発するように変化させました。
そして緑色に光る細胞（胚性幹細胞）を最大で20個、宿主胚に注入し、74個のキメラ胚が作成されました。
生まれてきたキメラサルは脳まで緑色に輝いていた
キメラ胚の作成が終わると、研究者たちは40匹の代理母の子宮に移植し、12匹の代理母が妊娠、そのうち6匹が正常に出産し、４匹では流産が確認できました。
研究では、このうち出産までたどりついた1匹のオスザルと流産した胎児1体が、全身に高レベルの移植細胞が含まれるキメラであることが確認されました。
特に生きてうまれたオスザルでは移植細胞の濃度がより高く、異なる26の組織を調べたところ、移植細胞の寄与が平均で67%（最小21%～最大92%）に及んでいることが判明します。
上の図では眼球や指先にも蛍光色素が蓄積し、緑色に発色している様子がわかります。
また脳・肺・肝臓・回腸などいくつかの臓器では高い比率を示したことが確認されており、キメラサルの赤ちゃんの脳も上の図のように緑色に輝いていました。
ただ全体としてキメラサルの妊娠率は非常に低く、唯一生きて生まれてきたオスザルも健康問題を抱えており、低体温症と呼吸困難を発症したため生後10日目に安楽死の処置が行われました。
健康状態が悪かった原因の1つに研究者たちは、移植細胞と宿主細胞のタイムラグをまだ完全に消せていないことを上げています。
事前調整によって移植細胞が高効率で存在するようにはなったものの、健康を支えるには十分ではなかったようです。
研究者たちは安定したキメラを作るには今後も実験を繰り返し、キメラ製造過程を最適化する必要があると述べています。
また今回の技術を利用して、マウスやブタ、サル胚の中に混ぜられるヒト細胞を効率よく増殖させ特定の臓器に集中させられれば、動物の体内でヒト細胞でできたヒト臓器を作れる可能性があります。
たとえば2020年に行われた研究ではヒト細胞を含むマウス胚のキメラを作成することに成功しています。
また2021年に行われた研究ではヒトとサルのキメラ胚を成長させることに成功しました。
さらに2023年の9月に報告された研究では、豚の体内でヒトの腎臓を成長させる、臓器工場としてのキメラを作成する試みが行われました。
ただヒト細胞を持つ動物のキメラを成長させるには、慎重でなければなりません。
たとえば手違いで脳などの中枢神経系の90%がヒト細胞で作られたマウスやサル、ブタが作られてしまった場合、倫理的に受け入れがたい結果をもたらすことになるでしょう。
参考文献
Glowing Fingertips And Green Eyes: First-of-Its-Kind Monkey Chimera Born in China https://www.sciencealert.com/glowing-fingertips-and-green-eyes-first-of-its-kind-monkey-chimera-born-in-china元論文
Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01087-5#%20