ヒトにおけるキメラリズム

体内に異なる遺伝子型の細胞が同時に存在する状態をキメリズムといいます。ヒトではキメリズムにはいくつかの種類があり、その発生原因も異なります。詳しく見ていきましょう。

ギリシャ神話に登場するキメラは、ヤギの体、ライオンの頭と首、そして蛇の尾を持つ怪物です。現在までに、ヒトのキメリズムの症例は約100例が知られています。これは神話とは関係がなく、受精および胎児の発育中に起こる特定の遺伝子変異に基づいています。この病態にはいくつかの種類と形態があり、発生原因も異なります。

生物学的キメラは、異なる人種が交配することで発生することがあります。多くの場合、これは体における異なる色素の分布として現れます。完全な融合が起こった場合、それは血液病変を示唆し、子供が2本のDNA鎖を持つことを意味します。また、同じ子宮で育った双子が互いの血液型に対して寛容性を示す場合もあります。同様の欠陥は、臓器移植や輸血の際にも発生します。

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原因 ヒトにおけるキメラリズム

遺伝学的観点から見ると、突然変異は、異なる接合子から発生した2本以上の細胞鎖が個体に存在することで発生します。キメリズムの原因は様々ですが、最も一般的なのは血液の混血です。この病理は、核型46,XX/46,XYの出現を引き起こします。この欠陥は、母親の胎内での生存双生児と死亡双生児の細胞の混血、または2つの接合子が1つの胚に融合したことと関連している可能性があります。

人間におけるキメリズムの主な原因:

• 四配偶子性 - 2つの卵子が1つに融合しますが、それぞれ異なる精子によって受精します。これは、形成初期段階で一方の胚がもう一方の胚を吸収することで起こります。そのため、1つの生物の器官と細胞は異なる染色体セットを持ちます。
• マイクロキメリズムとは、胎児細胞が母体の血流に入り込み、母体組織に定着する現象です。胎児の免疫細胞が妊婦の重篤な疾患を治癒し、腫瘍に対する抵抗力を高めた事例が知られています。このプロセスは逆の方向にも作用し、母体細胞が胎盤を介して胎児に統合されます。この疾患の主な危険性は、胎児が子宮内にいる間に母体疾患に罹患する可能性があることです。
• 双胎化とは血管の融合です。ヘテロ接合性の双胎の胚は、互いの細胞の一部を授受します。その結果、子どもは2本のDNA鎖を持つことになります。
• 移植後 – 輸血または臓器移植によって発生します。体内の細胞がドナーの細胞と共存します。場合によっては、ドナーの細胞が移植された生体に完全に統合されることもあります。
• 骨髄移植 – この処置自体は、患者の体の遺伝子変異を目的としています。放射線と薬剤を用いて患者の骨髄を死滅させ、その代わりにドナー細胞を移植します。検査結果でドナーキメリズムが検出された場合、移植は成功しています。

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病因

キメリズムの発症メカニズムは、その原因となる因子によって異なります。病態は以下のように分類されます。

1. 移植（医原性）キメラ
2. 一次キメリズム

• 胚の
• 不確実

3. 二次変異

• 胎児-胎児キメラ（「胎児-胎児」）
• 母胎児突然変異
• 「胎児-母親」型のキメラ

科学者たちは、異なる精子によって受精した2つの卵子の融合であるテトラガメティック障害の診断に成功しました。この疾患の発症機序は、1つの（生存する）胚に2本のDNA鎖が存在することを示唆しています。マイクロキメリズムの病態は、胎児の細胞が母親の造血系に侵入するか、母親の細胞が胎児の体内に侵入することを示唆しています。

欠陥発生のもう一つのバリエーションは、遺伝子情報を互いに受け継ぐヘテロ接合性双生児の血管融合です。移植後変異は、骨髄移植、造血器官移植、そして輸血の際に発生します。また、科学者によって開発されたキメラ化メカニズムに基づく実験室突然変異（動物や植物を用いた実験）の事例も知られています。

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症状 ヒトにおけるキメラリズム

ある人がキメラであるかどうかを判断するには、包括的な遺伝子検査を行う必要があります。ほとんどの場合、病態の明らかな症状は現れません。もちろん、変異が外見上の兆候を示さない場合は別ですが。

キメリズムは子宮内発育中に発生します。2つの受精卵が融合し、一方が他方を吸収した場合、また胎児と母親の遺伝情報が混ざった場合、あるいは輸血処置の合併症として発生します。

ヒトにおけるキメリズムの外見的症状は、異なる人種が交配した際に現れます。これは、子供の目の色の違いや、皮膚のモザイク状の色調に似ています。しかし、ほとんどの場合、症状は包括的な血液検査によって検出され、2つのDNA系統の存在が示されます。

テキサス・キッド

医学界で最もセンセーショナルなキメラ症例の一つは、異人種間突然変異に関するものです。テキサス・ベイビー、この事件はそう呼ばれました。赤ちゃんの右半身はムラートの少女で、左半身は黒人の少年でした。これは真の両性具有の例であり、遺伝的に両方の性別の一次性徴と二次性徴が一つの体の中に発達していました。このキメラは手術を受け、男性の性別を授かり、女性の外見的特徴は取り除かれました。もちろん、遺伝的には、この子は二本のDNAを持つ両性具有のままでした。

キメリズムに関するもう一つの恐ろしい話は、11歳の中国人少女に関するものです。少女に吸収された双子の兄弟が、彼女の背中から成長します。このような突然変異は、子宮内発育中に2つの接合子（将来の双子）が1つの生物に融合する際に発生します。つまり、実際には、それぞれ異なる遺伝子を持つ2人の人間が1つの体の中に存在するのです。

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最初の兆候

一人の人間に2本のDNA鎖が存在することは、キメラ性の最初の兆候です。ほとんどの場合、この変異は外見上の症状として現れません。ある人がキメラであるかどうかは、遺伝子検査によってのみ確認可能です。

キメリズムのいくつかの事例を見てみましょう。

• ボストンのある教師が腎臓移植を必要としていました。彼女の3人の子供はドナーになることに同意しましたが、遺伝子検査の結果、そのうち2人は母親の実子ではないことが判明しました。さらに検査を行ったところ、教師には双子の姉妹がおり、その姉妹は胚発生中に生存胎児と融合していたことが判明しました。つまり、教師は互いに干渉しない2つの異なる遺伝子セットを持っていたため、キメラだったのです。
• 移植手術中にキメリズムが検出された別の事例もありました。検査結果によると、女性の実子は遺伝的には彼女の子供ではなく、祖母とのみ血縁関係にあることが判明しました。そのため、異なる遺伝物質を含む毛髪の分析が行われ、家族関係が確認されました。

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フォーム

突然変異の原因を突き止めるために、医師は病歴を収集し、さまざまな診断遺伝子検査を実施します。

遺伝的キメリズム

妊娠初期、つまり胚形成期には、多くの突然変異が発生する可能性があります。遺伝的キメリズムは、一対の受精卵が融合して1つの受精卵になることで発生します。それぞれの接合子は親のDNA鎖、つまり独自の遺伝子プロファイルを持ちます。接合の間、細胞はそれぞれの遺伝子構成を保持します。つまり、結果として生じる胚は両親の遺伝子の組み合わせです。多くの場合、このような突然変異を持つ人は、体内のあらゆる遺伝子集団に対して寛容な免疫システムを持っています。

本質的に、このようなヒトの突然変異は双子のようなもので、稀です。これを判定するために、包括的な遺伝子検査が行われます。両親と子の両方がDNA分析を受けます。子は両親とは異なる遺伝子プロファイルを持つため、親子間の生物学的なつながりを確立するために、このような検査が必要になることがよくあります。

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四人称キメリズム

医学では、検査の結果、親と子に遺伝的類似性が全く見られない場合、つまり生物学的に血縁関係がないケースが知られています。四人称キメリズムは、胎児期に双子が1人になる現象です。片方の子が死亡し、生き残った方がその子のDNAを受け継ぎます。

このようなキメリズムの症例は、いくつかの兆候によって識別できます。

• 両性具有
• 赤血球集団
• モザイク状の皮膚の色
• 異なる目の色

科学者たちは、受精の過程で、子どもの遺伝情報が父親からではなく、亡くなって子宮に吸収された双子の兄弟から伝達された事例を報告しました。つまり、遺伝学的観点から言えば、親は亡くなった双子の兄弟です。この事例を研究した結果、子どもと父親の遺伝子コードが10%一致することが判明しました。

生物学的キメリズム

医学において知られている不思議な現象の一つに、複数のゲノムが一つの体内で組み合わさるというものがあります。生物学的キメリズムは、ヒト、動物、植物で発生します。ヒトにおけるこの突然変異は、以下の場合に発生します。

• 胚発生中に 2 つの受精卵が 1 つに融合すること。
• 臓器移植、骨髄移植、輸血。
• 異人種間の近親相姦。

完全な融合は、同じ子宮内で成長する2つの胎児が同じ胎盤を使用し、互いの血液に対して寛容性を持つ場合に可能となります。つまり、拒絶反応が遺伝子レベルで抑制されるため、必要に応じて互いの血液を輸血することが可能です。外見的には、生物学的変異は、ある人物の虹彩の色が異なる、または複数の皮膚色の組み合わせ（通常はモザイク状）として現れます。

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血液キメリズム

医学におけるもう一つの驚くべき現象は、一人の人間に二つの血液型が存在することです。血液キメリズムは、子宮内発育中の遺伝子変異によって発生します。自然界には、O型（I）、A型（II）、B型（III）、AB型（IV）の血液型が存在します。

• A 型の血液は、抗原 (体に抗体の生成を促す) A と抗体 B を運びます。
• B型の血液はB抗原とA抗体を持っています。
• AB 群には両方のタイプの抗原が含まれますが、抗体は含まれません。
• グループ A には両方のタイプの抗体がありますが、抗原はありません。

これに基づき、A群はA群およびO群と適合し、B群はB群およびO群と適合します。AB群の患者は、体液が既存のすべての群と適合するため、ユニークな受容体となります。O群は万能ドナーとして機能しますが、同じO群とのみ適合します。

解剖学の知識に基づくと、生物はこれらのうちの1つしか持つことができないことが知られています。免疫細胞は異質の血液を受け入れないため、輸血時に拒絶反応を引き起こします。この規則の例外として、血液キメラが挙げられます。このような人は2つの異なる血液型と、両方の血液型を産生する組織を持っています。このような病態はヒトにも動物にも見られます。既知のキメラはすべて双子です。血液は2つの胚に分配され、血液を産生する組織を交換することで拒絶反応が抑制されます。

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不完全赤血球キメリズム

不完全赤血球キメリズムの出現を引き起こす自然要因と人工要因があります。

• 二卵性双生児では、血管吻合による造血細胞の交換により、自然な突然変異が起こります。
• 人工キメリズムは、同種骨髄移植および輸血後に発生します。これは、ドナーの赤血球が除去され、元の血液型に戻ることによって起こります。臓器移植または骨髄移植の場合、患者自身の赤血球がドナーの赤血球に置き換えられます。

不完全キメリズムは、ドナー赤血球と自己赤血球がレシピエントに存在することを特徴とします。このタイプは、ドナー赤血球が再増殖を開始した、または受動的に骨髄輸血された赤血球が一時的に循環する状態です。

この病態は憂慮すべきものです。受容者の身体に不特定の身体的変化が伴います。さらに、キメリズムは心理的問題を引き起こす可能性があります。なぜなら、すべての患者が自身の解剖学的・生理学的変化を受け入れる準備ができているわけではないからです。

輸血後キメリズム

輸血学は、輸血によって血液の形態学的組成に標的を絞って影響を与えることで身体を管理する科学です。輸血後キメリズムは、異なる血液型が混合された場合、つまりドナー細胞がレシピエントの遺伝子コードと完全に置き換わったり共存したりした場合に発生します。この病態は、輸血または移植の合併症と言えるでしょう。

以下の輸血薬剤が区別されます。

• 血液とその成分（赤血球、白血球、血小板、血漿）。
• 代用血液は、血液機能不全の場合に、血液を正常化または補充するために使用される薬液です。
• 骨髄および造血臓器の移植。

輸血後キメリズムは、ドナー血液中の白血球の存在により発生する可能性があります。白血球を体液または赤血球塊から除去すれば、輸血後キメリズム、同種免疫、その他の合併症のリスクは最小限に抑えられます。

合併症とその結果

キメラ化の危険性の一つは、人体における制御不能なプロセスです。キメラ化の結果は、輸血後の処置や子宮内発育中の病理と関連している可能性があります。

キメリズムは、DNA鑑定の有効性や多くの裁判例にも疑問を投げかけています。この遺伝性疾患は、父子関係の確定において多くの問題を引き起こします。また、この変異が原因で不妊症に悩むカップルも一定数存在します。

一つの生物に2本のDNA鎖が存在すると、様々な合併症を引き起こす可能性があります。まず第一に、これは身体的な病理と関連しています。科学の世界では、胎児期に吸収された双子から生まれた子供が、異なる目の色、大理石のような色素、あるいは余分な手足を持って生まれた例が数多く知られています。

この変異のもう一つの合併症は、臓器移植が必要となり、血縁者ドナーが選択された際に、遺伝子の不一致が明らかになることです。これにより多くの疑問が生じ、移植プロセスが複雑化します。移植後、毛髪構造、血液型、Rh因子に変化が生じる可能性があります。

エイズとリンパ腫を患っていた患者が骨髄移植を受けた事例が知られています。ドナーはウイルスに対する耐性をもたらす変異のキャリアでした。移植後、レシピエントは骨髄とともにその変異を患者に伝えました。その結果、患者は病気を完全に治癒しました。

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診断 ヒトにおけるキメラリズム

通常、キメリズムはDNA分析、すなわち家族関係を判定する検査によって診断されます。本研究が選択された理由は、細胞レベルでは、この欠陥が1つの生物において2つの遺伝子型が混在しているという事実に基づいています。

検査には最先端の分子生物学的手法が用いられます。キメリズムが疑われる場合、患者は一連の検査、機器を用いた検査、そして必須の鑑別診断を受けます。医師は家族歴、つまり変異に対する遺伝的素因について調べます。

テスト

どちらの方法を用いるかは、疾患の種類に関する情報の有無によって異なります。キメリズムが疑われる場合の検査は、血液とDNAの遺伝子検査を目的としています。スクリーニングと検出のための検査方法もいくつかあります。以下にそれらについて見ていきましょう。

1. 変異スクリーニングは、変異の性質が不明であるが、家族歴から遺伝子再編成の存在が示唆される場合に使用されます。

• DNAブロッティングによるマクロ再配置の分析。
• ヘテロ二本鎖分析。
• 一本鎖 DNA 立体構造多型解析。
• 変性剤勾配における二本鎖 DNA の電気泳動。
• 変性高速液体クロマトグラフィー。

2. 不対塩基の化学的検出 - 変異検出は、対照サンプルを正常なDNAで変性させることに基づいています。サンプルは冷却され、デュプレックスを形成します。その一部には、変異を示唆する不対塩基が含まれます。

• RNase 保護。
• スクリーニング。
• 突然変異の検出。

上記の分析は、キメリズムを含むさまざまな遺伝病理、突然変異の分子 DNA 研究に使用されます。

機器診断

キメリズムが疑われる場合、患者は様々な診断手順を受けることになります。内臓やその他の身体構造の状態と構造を調べるために、機器による診断が必要です。キメリズムでは、造血器官（骨髄、胸腺、脾臓、内分泌腺など）が異なるDNAアレルを持つ血液を産生することが知られているためです。

患者はスクリーニング検査、CT、MRI、超音波診断などの検査を受けます。多くの場合、患者がドナーまたはレシピエントとなることを希望する場合、臓器移植や輸血のために詳細な機器診断が必要となります。

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差動診断

キメラとは、複数の接合子から生じた複合生物です。類似した起源を持つ病理学的症例が数多く存在します。鑑別診断は、これらを特定することを目的としています。

キメラのように見えるが、キメラではない人物を考えてみましょう。

1. ハイブリッド

• 遺伝的。
• 体細胞。

2. モザイク

• 染色体。
• 遺伝的。
• エピジェネティック。

3. 雌雄異形
4. 発達プロセスを担う遺伝子の破壊によって引き起こされる、重症度が異なる催奇形性影響。
5. 突然変異を伴う可能性のある自然現象

• フリーマーティン。
• 偽性両性具有。
• 重度の先天異常。
• 真性両性具有。
• 卵精巣。
• 異常な双子。

鑑別プロセスでは、上記のすべての遺伝子変異が考慮され、患者とその親族の DNA が検査されます。

処理 ヒトにおけるキメラリズム

バイオテクノロジーのツールの一つに遺伝子工学があります。この科学は、生物から遺伝子を単離し、様々な操作を行い、異なる生物に導入し、組み換えDNAやRNAを得ることを目的とした一連の手法です。キメリズムの治療、研究、そして創出は、こうした遺伝子工学技術の助けを借りて可能になります。

遺伝子工学の助けを借りて、医師はキメラ化のプロセスを制御することができます。これは骨髄移植、他の臓器移植、あるいは輸血の際に可能になります。これは、臨床状況における放射線キメリズムの創出の一種です。

テキサスの子供のような、モザイク状の皮膚、異なる目の色、あるいは子宮内で吸収された双子の肢など、外見上の特徴を持つキメラの治療においては、外見上の欠陥の矯正が目的となります。治療は生後数年間に行われます。これにより良好な結果が得られ、社会化過程への影響を最小限に抑えることができます。この場合、遺伝子改変、すなわちDNA鎖の片方を除去する処置は行われません。

防止

人体における遺伝的異常の研究は、様々な突然変異を防ぐことを目的としています。自然要因によって引き起こされるキメリズムの予防は不可能です。現在、母親の胎内での胚の発育過程を追跡できる、アクセスしやすく安全な方法は存在しません。

しかし、輸血後の処置（骨髄移植、臓器移植、輸血）によって引き起こされるキメリズムは予防可能です。遺伝子工学は、遺伝性疾患を持つ子どもを出産するリスクが高いカップルによって用いられます。この場合、突然変異を防ぐため、胚に追加の細胞を移植し、将来の子どもの染色体セットを正常化します。

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予測

ヒトにおけるキメラ現象とは、同じ生物において異なる遺伝子コードが発現することです。このような突然変異の予後は、その原因によって異なります。血液キメラの場合、本人は生涯を通じて自分が2組のDNAを持っていることに気付かない可能性があります。これは、異常を検出するには特別な検査が必要であり、ほとんどの場合、この種の疾患には外見上の兆候がないためと考えられます。キメラ化が人為的な方法に関連している場合、その予後を判断することは困難です。そのため、骨髄移植の際には、患者の血液型、Rh因子、そしてドナーの持つ外見上の特徴（目の色、髪の色）が変化する可能性があります。