ミトコンドリア病のDNAが、体外受精で置換可能に？

遺伝性の難病「ミトコンドリア病」の原因となる異常ミトコンドリアDNAを、卵子の段階で遺伝しないよう置き換える技術を、米オレゴン健康科学大などの研究チームが開発、その技術を使ってアカゲザルの子どもを誕生させることに成功した。約5000人に1人と言われる同疾患の防止につながる可能性があるという。26日、英科学誌「ネイチャー」(電子版)に発表した。

生物の遺伝情報が書き込まれたDNAは、染色体として細胞の核の中に存在している。一方、核外の細胞質にある小器官「ミトコンドリア」にもDNAがあり、この異常が心臓や脳などの機能障害を引き起こす。

チームは、ミトコンドリア病が原則として女性だけから遺伝することに着目。アカゲザルの成熟した卵子から、核の染色体を包み込んだ「紡錘体」を取り出し、別のメスの卵子から紡錘体を抜いたものに入れ融合させた。

その卵子を受精させて子宮に移植した結果、4月に双子が誕生、その後2匹が生まれた。4匹とも健康で、元のメスのミトコンドリアDNAは受け継いでいなかった。

同大オレゴン霊長類研究所の立花眞仁研究員は「人に応用するには、第三者からの卵子提供が必要になるなど課題があるが、将来、ミトコンドリア病の遺伝を防止する一つの選択肢となる可能性がある」と話す。
([ミトコンドリア病]卵子の段階でＤＮＡ置換　米研究チーム)

ミトコンドリア病とは

ミトコンドリア病とは、ミトコンドリアDNAの単一および複数の欠失・点突然変異によるミトコンドリアの機能障害を基本的な病態とするさまざまな疾患群です。

そもそも、ミトコンドリアは、エネルギーを産生する細胞内小器官です。このミトコンドリアに異常をきたすと、大量のエネルギーを必要とする骨格筋、中枢神経系にまず異常をきたします。心筋もしばしば侵され、難聴、糖尿病、腎障害などの合併症も高頻度にみられます。

ミトコンドリア病の60〜70％は、いわゆる3大病型に属します。3大病型とは、

1)慢性進行性外眼筋麻痺症候群(CPEO)
2)myoclonus epilepsy associated with ragged-red fibers(MERRF：ragged-red fibersを伴うミオクローヌス)
3)mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, and stroke-like episodes(MELAS：脳卒中様発作、高乳酸血症を伴うミトコンドリアミオパシー)

これらを指します。ミトコンドリアDNAの異常（変異部位）の違いにより、疾患の発症は上記の3型に分かれます。3大病型以外ではLeigh(リー)脳症が最も多く報告されています。

3疾患に共通してある症状は、筋力低下となんらかの中枢神経症状、低身長です。慢性進行性外眼筋麻痺症候群(CPEO)では、眼瞼下垂、MERRFでは小脳失調、ミオクローヌス、痙攣、MELASでは卒中様症状(突発する頭痛、嘔吐)、痙攣が前景に立ち、筋力低下は病初期には軽度〜認めないことも多いです。

ミトコンドリア病3大病型の診断

慢性進行性外眼筋麻痺症候群(CPEO)では発症は小児期から成人までと幅広く、10〜20歳に気づかれることが最も多いです。まず眼瞼下垂(上まぶたが下がること)で気づかれ、次に全方向への眼球運動が制限されます。

こうした眼症状のみのものもありますが、大半は易疲労性や四肢の筋力低下も伴います。眼症状、網膜色素変性、心伝導障害を伴うものはKearns-Sayre(カーンズ-セイアー)症候群(KSS)と呼ばれています。

検査としては、血液・髄液乳酸値の上昇、膵液蛋白の上昇、筋生検で赤色ぼろ線維の存在の確認、チトクロームc酸化酵素染色で酵素活性が欠損した線維があること(部分欠損)で、診断が確定します。骨格筋内のmtDNAには変異がみられますが、血液から分離したDNAには変異はみられません。

myoclonus epilepsy associated with ragged-red fibers(MERRF[マーフ]：ragged-red fibersを伴うミオクローヌス)は、発症は小児期から成人までと幅広いです。多くは小児期にミオクローヌス、小脳失調で気づかれます。けいれん発作は全身性の強直、間代性です。経過とともにけいれん、筋力低下、知的退行が進行します。約40％の患者に心筋症を合併するといわれています。

検査では血液、特に髄液の乳酸値の上昇がみられます。筋生検では赤色ぼろ線維、チトクロームc酸化酵素部分欠損、SSV(strongly SDH-reactive blood vessel；小動脈の平滑筋細胞に異常ミトコンドリアが増加している状態)などが80％以上の患者でみられます。

卵子だけで作られたマウス 成功率30%に

精子と卵子を結合させる通常の受精とは違い、雄の関与なく雌の卵子だけから、マウスを高い確率で誕生させることに、河野友宏・東京農業大教授らのチームが成功した。この実験の成果は、米科学誌ネイチャーバイオテクノロジー（電子版）に１９日付で発表した。

河野教授らは２００４年、世界で初めて卵子だけからマウス「かぐや」を誕生させたと発表したが、成功率は低く０・５％。今回は卵子の遺伝子操作を改良することで、成功率を体外受精並みの約３０％にまで高めた。
　
哺乳類の遺伝子には、父母のどちらから受け継いだかによって働いたり、働かなかったりする「インプリント（刷り込み）遺伝子」がある。チームは、精子から伝わった場合にしか働かない２つのインプリント遺伝子を、卵子でも働くように操作し、いわば「雄型」の卵子をつくった。この卵子の核を別の卵子に注入し、受精卵のような状態にして、代理母役のマウスの子宮に移植した。

約９０個を移植した結果、４２匹の雌マウスが生まれ、うち２７匹（約３０％）がおとなに成長。やや小ぶりなものの、ほかは正常なマウスと変わりなく、５匹は子も産んだ。「かぐや」も同様の手法で生まれたが、操作した卵子のインプリント遺伝子は一つだけだった。

河野教授は「精子と卵子の機能の違いを遺伝子レベルで解明できた。今回の方法を人に応用することが許されないのは当然のことだ」と話している。

石野史敏東京医科歯科大教授（分子生物学）の話　「マウスの卵子の遺伝子を操作し、父型のインプリントに似せた遺伝子の働きを再現することで、哺乳類の発生には、父型と母型の両方の遺伝情報が必要なことを示した実験だ。自然界の鳥類や魚類の一部では、母親由来の情報しか伝わらない単為発生が見られるが、哺乳類ではそのような単為発生で子供は生まれないことを証明した素晴らしい業績だ」
(“雄なし”出産、マウスで成功率３０％にアップ)

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結局の所、単に卵子だけの遺伝子だけでは発生は難しく、「哺乳類の発生には、父型と母型の両方の遺伝情報が必要」ということが明らかになった、ということのようですね。

哺乳類では、こうしたオスおよびメスがともに生殖には必要とすることで、多様性を生み出してきた、と考えられます。この遺伝的多様性により、環境への適応をスムーズに行うことができた、とも考えられます。

ですが、「精子から伝わった場合にしか働かない２つのインプリント遺伝子を、卵子でも働くように操作し、いわば"雄型"の卵子を作る"という驚くべき手法により、卵子を"騙す"ことで成功率を上げた、とのこと。今回の成果としては、それぞれの機能も徐々に明らかにされてきた、ということもあるでしょう。

今後は、分子生物学的にさらなる解明が進むと思われます。生殖医療において、大きな進歩をもたらしてくれるのかも知れない、大きな注目を集める研究であると期待されます。

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「７歳の娘のため」カナダで３６歳母が卵子を凍結保存

カナダの３６歳の女性が、７歳の娘の将来の不妊治療に備え、モントリオールのマッギル大学で、卵子を凍結保存する試みを始めた。

同大の倫理委員会はこの保存を認めているが、家族関係が複雑になるため、議論を呼びそうだ。

この女性はメラニー・ボアバンさん。娘は染色体に変異があり、子供を作るのに必要な卵子を得ることができない。同大で開発した最新の凍結保存技術だと、新鮮な卵子と変わらない受精成績が得られるという。

娘がこの卵子を使って妊娠・出産すると、自分の子であると同時に、遺伝的には父親の違う妹か弟となる。生まれた子から見ると、祖母のボアバンさんが遺伝的な「母親」で、ボアバンさんが亡くなった後に誕生する可能性もある。実際にこの卵子を使うかどうかは、娘の将来の選択に委ねられるという。
(「７歳の娘のため」カナダで３６歳母が卵子を凍結保存)

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日本では、夫の死後生殖が日本産科婦人科学会にて禁止されることが、決定されました。その理由としては、学会倫理委員会の吉村泰典委員長（慶応大教授）は「あらゆる医療行為は、実施する時点で本人の同意が必要だ。凍結精子を死後に使うことは、提供者本人の同意が得られないので医療行為として認めることはできない」とのこと。

凍結精子の保存期間を「提供者の生存中」と限定。提供者の死後は精子を廃棄するとし、保存していた精子を体外受精などに使って子を得ることを禁止しました。凍結した受精卵や卵子の死後使用は、既に禁じています。

世界での動きをみながら、日本では今後どのように法制化されていくのでしょうか。

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