動物園のニュースで、残りわずかな個体しかいない動物の話を聞くと、繁殖できないのかな？と考えてしまいます。
哺乳類の性別は、受精のときに決まる染色体の組み合わせによって一方向に定まり、途中で入れ替わることはないとされてきました。
ところが魚などの中には、まわりの状況に応じて性を切り替える種がいて、その柔軟さは繁殖のうえで有利に働くと考えられています。
もし哺乳類でもこの一方通行を迂回できたなら、生き残りがごくわずかになった動物を増やす道が開けるかもしれません。
オスのマウス1匹の体細胞のゲノムだけを元に、繁殖をもう一度始められるのか、研究チームはその問いに挑みました。
研究の詳細は、2026年8月4日付で『bioRxiv』に公開されました。
目次
- 染色体の「取っ手」を壊すという発想
- Y染色体は、桑実胚までに核の外へ追い出された
- オス1匹から、オスとメスのクローンが同時に生まれた
染色体の「取っ手」を壊すという発想
研究チームが着想を得たのは、性を切り替えられる日本の魚でした。
狙いは、オスの胚からY染色体そのものを取り除き、メスとして発生させることです。
そこで標的にしたのが、細胞分裂のときに染色体を引っぱるための取っ手にあたる部分(セントロメア)でした。
ゲノム編集の道具CRISPR-Cas9でこの取っ手に切れ目を入れれば、Y染色体は分裂の際に正しく振り分けられないことが起こり、やがて取り残されていくはずだ、という読みです。
取っ手が働かなくなっても、染色体の受け渡しを見張る細胞の仕組みは警報を鳴らさないため、胚の発生そのものは止まらないと期待されました。
培養したオスのマウスの細胞で3通りの切り方を試したところ、最もよく効いたのは1通りだけでした。
その切り方を使った細胞では、染色体全体を染め分ける検査でY染色体の信号が見えなくなり、Y染色体がまるごと失われたと考えられました。
この手法は、Y-CUTと名付けられました。
Y染色体は、桑実胚までに核の外へ追い出された
では、生きた胚の中で、Y染色体は実際にどう消えていくのでしょうか。
研究チームは、受精卵・2細胞期・4細胞期・桑実胚(そうじつはい、細胞が桑の実のように寄り集まった段階)という4つの時点で、Y染色体を染めて観察しました。
受精卵の段階では、Y染色体の信号は、比べるためにCas9だけを入れた胚と同程度でした。
2細胞期になると、Y染色体は片方の細胞の核に偏って残るか、核の外の小さな袋に切り離されるかのどちらかになりました。
この2つの現れ方は、ほぼ同じくらいの頻度で見られました。
4細胞期では、多くの胚でこの小さな袋(微小核)が見つかり、一部の細胞にはまだ核の中にY染色体が残っていました。
そして桑実胚の頃には、核の中からY染色体の信号は消え、ほぼ微小核としてだけ見つかるようになりました。
調べたどの時期でも、Y染色体を含む微小核は胚1個あたりたいてい1個か2個でした。このことから、Y染色体は細かい破片に散らばることなく、核の外へ追い出されていたと考えられます。
比べるためにCas9だけを入れた胚では、こうした微小核は見られませんでした。
ただし、この切り方がどのマウスにも同じように効くわけではありませんでした。
実験用マウスのY染色体には2つの型があり、C57BL/6など多くの系統は、東アジアの愛玩用マウスから持ち込まれた型を受け継いでいます。
一方、ICRなどの系統は、もう一方の型のY染色体を持っています。
体外受精で作った受精卵で比べると、ICR由来のY染色体を持つ胚で、Y-CUTの効きが際立って良いという結果になりました。
この効きの違いは、セントロメアの繰り返し配列の作りの違いを反映しているとみられます。ICR側の型には、切る目印が400か所以上あると見積もられました。
効きの悪い組み合わせでは、Y染色体が一部残ったままのメスも現れており、どちらの型を使うかでY染色体の除去効率に大きな差が出ていました。
オス1匹から、オスとメスのクローンが同時に生まれた
クローン作りでは、ドナーの細胞から取り出した核を、核を抜いた卵子に移します(体細胞核移植)。
この方法では生まれるクローンはふつうドナーと同じ性別になり、オスしか残っていない状況では繁殖を再開できません。
研究チームはまず、生まれたばかりのオスのマウスの精巣の細胞をドナーにして、核移植を行いました。
そのあと、胚に何度も針を刺して傷めることがないよう、Y-CUTの材料は電気を使って胚に送り込みました。
こうして13匹の子が生まれ、そのうち10匹(76.9%)がメスでした。
メスはすべてX染色体を1本だけ持つXOで、オスもメスもそろって大人まで育ちました。
同じオス1匹のゲノムから、オスのクローンとメスのクローンが並んで誕生したことになります。
このクローン同士を交配すると次の世代が生まれ、その娘たちにはX染色体を2本持つ普通のメスも含まれていました。
次に試されたのは、大人のオスのしっぽから採った血液の細胞です。
Y-CUTを使わない対照では、生まれた7匹はすべてオスでした。
Y-CUTを使った場合は、生まれた11匹のうち10匹がメスになりました。
しっぽから血を採っただけなのでドナーのオスは生きたままで、自分の体細胞から作られたメスのクローンと交配して子を残しました。
さらに、1日または1か月凍らせておいたオスの血液細胞からも、メスのクローンが生まれています。
これらのメスとオスのクローンも、交配して次の世代をつくりました。
ただし、この研究はまだ専門家による査読を受けていません。
またX染色体が1本だけのメスは、げっ歯類では子を産める場合がありますが、ウマやヒトを含む多くの哺乳類ではこの組み合わせだと繁殖できません。
他の動物に広げるには、XOの胚にX染色体を足すような、今はまだ存在しない技術との組み合わせが必要になるかもしれません。
野生動物の保全に生物工学を役立てる非営利団体の主任科学者で、今回の研究には関わっていないベン・ノバック氏は、「繁殖の科学における、とても見事で土台になる突破口だ」と評価します。
そのうえで同氏は、種をよみがえらせるような極端な場面でなら、長期的に使える可能性があると述べています。
残りがオス1匹だけになってしまった動物でも、しっぽから採った血液の細胞が次の世代の母親になるかもしれない——その道筋が、マウスで初めて示されました。
自分のクローンとお見合いをしたオスの気持ちについては、さすがに論文にも書かれていません。
ここからは、クローンをもっと知りたい人へ
クローンとは、1匹の動物の体の細胞から作る、もう1匹の動物のことです
ここで取り上げるクローン動物は、ドナーと呼ばれる1匹の動物の体の細胞をもとにして生まれます。
ただ、クローン動物が生まれる率は1%ほどととても低く、ほとんどは育つ途中で死んでしまいます。
そこで理化学研究所のチームは、育つのを妨げると分かっていた2つの原因を同時に取り除き、マウスのクローンが生まれる率を最大24%まで上げましたが、ふつうの受精卵から育つ胚の率(50%以上)の半分にも届きませんでした。
胎盤が大きくなりすぎるという、クローンだけに見られる異常も、この方法では治りませんでした。
また、理化学研究所の小倉淳郎室長らのグループは、マウスの血液1滴にふくまれる白血球からクローンマウスを作っています。
白血球のうちリンパ球は、遺伝子の一部が組み換わっているため、クローン作りには向きません。
そこでグループは、直径8マイクロメートル(1000分の8ミリメートル)以上の白血球を選ぶことで、リンパ球ではない白血球を約85%の正確さで選び出しました。
こうして白血球から生まれたメスのクローンは、オスと交配して子を残し、寿命もふつうのマウスと変わりませんでした。
写真で見るマウスとクローン作りの図
参考文献
Sex-changing mouse clones may help fight to save endangered species (Scientific American)
https://www.scientificamerican.com/article/sex-changing-mouse-clones-may-help-fight-to-save-endangered-species/
理化学研究所 プレスリリース(2018年7月20日)
https://www.riken.jp/press/2018/20180720_1/index.html
科学技術振興機構 サイエンスポータル(2013年6月28日)
https://scienceportal.jst.go.jp/newsflash/20130628_01/index.html
元論文
Initiating mammalian reproduction from a single male genome
https://doi.org/10.64898/2026.08.03.742506
ライター
山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。
好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。
編集者
ナゾロジー 編集部
