科学者が幹細胞を精子前駆細胞に再プログラムすることに成功

科学者たちは長年、実験室で精子と卵子を作り出す試みを続けてきました。これは、最も基本的な生物学的プロセスの一つをより深く理解するだけでなく、不妊カップルを支援する新たな方法の開発につながる可能性を秘めています。理論上はあらゆる細胞に分化できる胚性幹細胞を用いて、近年、いくつかの研究グループが一定の進歩を遂げていますが、生存可能な生殖細胞を作り出すことに成功した研究はまだありません。

京都大学の研究者たちは最近、マウスの胚性幹細胞を精子前駆細胞に再プログラム化し、得られた精子を用いて正常なマウスを作製する方法を発見した。この研究は、将来的には男性不妊症の新たな治療法につながる可能性がある。しかし、チームリーダーである生物学者の斎藤通紀氏によると、この研究にはいくつかの「非常に困難な」技術的・倫理的問題を解決する必要があるという。

ご存知の通り、精子と卵子は一次生殖細胞（PGC）から発生します。始原生殖細胞は、胚発生の初期段階において、上胚葉と呼ばれる細胞塊から形成されます。数年前、科学者たちはマウスの胚から上胚葉細胞を採取し、実験室で長期にわたる再生が可能な上胚葉幹細胞へと変換することを発見しました。研究者たちは、このような細胞を用いて始原生殖細胞、ひいては精子と卵子を得られることを期待していました。しかし、長年の実験にもかかわらず、未だ誰も成功していません。日本の科学者たちは、実験室で採取した上胚葉幹細胞が長期にわたる成長能力を獲得すると、生殖細胞を形成する能力を失うという結論に至りました。

そこで研究チームはアプローチを変え、成長因子のカクテルでマウス胚性幹細胞を培養し、数日しか生きられない上胚葉細胞に似た細胞を得ることにした。すると研究者たちは、生後2日目の細胞を使って始原生殖細胞に似た細胞が得られることを発見した。自分の精子を作ることができないマウスの精巣に注入すると、これらの始原幹細胞は精子に成熟し、体外実験で卵子の受精に成功した。科学者たちは、得られた胚を代理母に移植し、代理母は正常な子孫を産んだ。この珍しい方法で生まれたマウスは、繁殖力のある雌と雄に成長し、後に健康な子孫も産んだ。同様に、成人の皮膚細胞から分化した人工多能性幹細胞（iPSC）から繁殖力のある子孫を得ることができる。

「ただただすごい！これは画期的な進歩だ！」とオーストラリアのモナッシュ大学の生殖生物学者オーリー・ラチャム・カプラン氏は語った。

この研究は「胚性幹細胞から得られた始原生殖細胞が機能的な生殖細胞に発達できる」という証拠を提供していると、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の生物学者アマンダー・クラーク氏は述べ、日本の研究者らの研究を「生殖細胞がどのように発達するかについての理解における決定的な進歩」と呼んでいる。

斎藤氏によると、克服すべきハードルはまだ多くあるという。彼らは、原始的な性細胞を精巣に注入して成熟させるのではなく、成熟精子を生成するプロセス全体を研究室で直接行う方法を開発したいと考えている。もう一つの目標は、体外受精で卵子を作製することだ。これは、プロセス自体を理解するだけでなく、最終的には不妊症の女性を助けることを目指している。しかし、まずは、この研究成果を臨床に応用するためには、マウスの幹細胞で非常に効果的であることが証明された、彼らが発見した「レシピ」がヒト細胞でも有効かどうかを検証する必要がある。

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