スコットランドの科学者が世界に最初の哺乳類のクローン羊であるドリーについて話してから20年が経ちました大人の体細胞から。ドリーの特別な点は、彼女の「親」が実際には成羊の乳腺組織に由来する単一の細胞であったことです。ドリーはその羊の正確な遺伝子コピーであり、クローンでした。

ドリーは人々の想像力を捉えました。しかし、この分野の私たちの人々は、彼女が以前の研究を経験しているのを見ていました。私は40年以上にわたって哺乳類の胚を扱っており、私の研究室では、特に牛や他の家畜種のクローンを作成するさまざまな方法に焦点を当てています。ドリーを発表した論文の共著者の1人は、有名なクローンの作成を支援するためにスコットランドに行く前に3年間私たちの研究室で働いていました。

ドリーは重要なマイルストーンであり、科学者にクローン技術の改善を続けるよう促しました。幹細胞研究の新しい概念を追求することに関して。終盤は遺伝的に同一の家畜の軍隊になることを意図したものではありませんでした。むしろ、研究者は技術を洗練し、他の方法と組み合わせて伝統的な動物をターボチャージし続けていますl繁殖方法だけでなく、老化や病気についての洞察を得る。

通常の精子+卵子ではない

ドリーは完全に正常な羊であり、多くの正常な子羊の母親になりました。彼女は6年半生きましたが、伝染病が群れに広がり、クローン化され、通常は繁殖した羊に同様に感染した後、最終的に倒されました。彼女の人生は珍しいことではありませんでした。彼女をユニークにしたのは彼女の起源です。

ドリーにつながる数十年の実験の前は、正常な動物は精子による卵子の受精によってのみ生産できると考えられていました。それが自然に機能する方法です。これらの生殖細胞は、遺伝物質がすべてごちゃ混ぜになっていて、他のすべての種類の細胞の半分の量である、体内で唯一のものです。そうすれば、これらのいわゆる一倍体細胞が受精時に一緒になるとき、それらはDNAの完全な補体を持つ1つの細胞を生成します。一緒に結合されて、細胞は二倍体、二倍、または二倍と呼ばれます。 2つの半分が全体を作ります。

その瞬間から、その体のほぼすべての細胞は同じ遺伝子構成を持っています。 1細胞胚がその遺伝物質を複製する場合、現在2細胞胚の両方の細胞は遺伝的に同一です。彼らが順番に遺伝物質を複製すると、4細胞期の各細胞は遺伝的に同一になります。このパターンは、成人の何兆もの細胞のそれぞれが、肺であろうと骨であろうと血液であろうと、遺伝的にまったく同じになるように続きます。

対照的に、ドリーはいわゆる体細胞核移植によって生産されました。このプロセスでは、研究者は卵子から遺伝物質を取り除き、それを他の体細胞の核に置き換えます。得られた卵子は、子孫に成長する胚を生産するための工場になります。写真には精子はありません。遺伝物質の半分が精子から、半分が卵子から来るのではなく、すべてが単一の細胞から来ています。それは最初から二倍体です。

ドリーにつながった長い研究パス

ドリーは、たとえば、二倍体の胚細胞と胎児細胞がの親である可能性があることを示した何百ものクローニング実験の集大成でした子孫。しかし、クローン化された胚や胎児に起因する動物のすべての特徴を簡単に知る方法はありませんでした。研究者は、16細胞の胚のいくつかの細胞を凍結し、他の細胞からクローンを作成することができます。望ましい動物が生産された場合、彼らは凍結した細胞を解凍し、より多くのコピーを作成することができます。しかし、成功率が低いため、これは実用的ではありませんでした。

ドリーは、成体体細胞も親として使用できることを示しました。したがって、クローン化されている動物の特徴を知ることができました。

私の計算によると、ドリーは体細胞核移植の277回の試みからの単一の成功でした。体細胞核移植によるクローニングの過程で、異常な胚が生成されることがあり、そのほとんどが死にます。しかし、プロセスは大幅に改善されたため、成功率は10％程度になりました。ただし、使用する細胞の種類や種によって大きく異なります。

10種類以上の細胞がクローニングの「親」として使用されています。最近では、ほとんどのクローニングは、皮膚の生検。

遺伝子がクローンに影響を与える可能性がある以上の

遺伝学は話の一部にすぎません。クローンは遺伝的に同一ですが、それらの表現型（発現する特性）は異なります。 。それは自然に発生する一卵性双生児のようなものです。それらはすべての遺伝子を共有しますが、特に異なる環境で飼育された場合、実際にはまったく同じではありません。

環境はいくつかの特性に大きな役割を果たします。食料の入手可能性は体重に影響を与える可能性があります。病気は発育阻害を引き起こす可能性があります。これらの種類のライフスタイル、栄養、または病気の影響は、個人のどの遺伝子がオンまたはオフになるかに影響を与える可能性があります。これらはエピジェネティック効果と呼ばれます。 2つの同一のクローンですべての遺伝物質が同じである場合でも、すべて同じ遺伝子を発現しているとは限りません。

優勝した競走馬のクローンを作成する方法を検討してください。勝者のクローンも勝者になることがありますが、ほとんどの場合、そうではありません。これは、勝者が外れ値であるためです。その勝利の可能性に到達するには、適切な遺伝学だけでなく、適切なエピジェネティクスと適切な環境が必要です。たとえば、勝利した競走馬が発育中の胎児であったときに経験した子宮の状態を正確に再現することはできません。したがって、チャンピオンのクローンを作成すると、通常、失望につながります。一方、レースで勝った馬の割合が高い種馬をクローン化すると、同様に勝者を生むクローンが非常に確実に得られます。これは表現型の状況ではなく遺伝的状況です。

遺伝学は信頼できますが、エピジェネティクスと環境が最適ではないことを意味するクローニング手順の側面があります。たとえば、精子には受精した卵子を活性化するエレガントな方法があり、適切に活性化されないと死んでしまいます。クローニングでは、通常、強い電気ショックによって活性化が行われます。クローニングとその後の胚発生のステップの多くは、インキュベーター内の試験管で行われます。これらの条件は、受精と初期胚発生が通常発生する女性の生殖管の完全な代替ではありません。

時々、異常な胎児が満期まで発達し、出生時に異常を引き起こします。一部のクローンの最も顕著な異常な表現型は「大きな子孫症候群」と呼ばれ、子牛または子羊が通常よりも30〜40％大きく、出産が困難になります。問題は異常な胎盤に起因します。出生時、これらのクローンは遺伝的に正常ですが、大きすぎて、高インスリン血症および低血糖症になる傾向があります（子孫が異常な胎盤の影響を受けなくなると、状態は時間とともに正常化します）。

クローン作成手順の最近の改善により、これらは大幅に減少しました。異常。これも自然な繁殖で発生しますが、発生率ははるかに低くなります。

クローン作成を続ける

数千のクローン化された哺乳類が約20種で生産されていますが、実用的な懸念はほとんどありません。 Finaという名前の有名なAngusBullのクローン作成などのアプリケーションlクローンの精子を介してより高品質の牛を生産するために、回答（最近老齢で亡くなった）。

しかし、クローン研究の展望は急速に変化しています。ドリーを生産する原動力は、遺伝的に同一の動物を生産することではありませんでした。むしろ研究者は、動物を効率的に遺伝的に変化させるために、クローン技術を他の方法と組み合わせたいと考えています。これは、牛などの種の個体数を変更するのに数十年かかる従来の動物繁殖方法よりもはるかに高速です。

最近の例の1つは、ポーリングされた（角のない）遺伝子を乳牛に導入することで、角を取り除くという苦痛なプロセスの必要性を排除します。さらに印象的なアプリケーションは、非常に伝染性で衰弱させるPRRSウイルスに感染することができない豚の株を生産することでした。研究者たちは狂牛病を発症できない牛を作ったことさえあります。これらの手順のそれぞれについて、体細胞核移植はプロセスの重要な部分です。

これまで、これらの体細胞核移植実験の最も価値のある貢献は、得られた科学的情報と洞察でした。それらは、老化の側面などを含む、正常および異常な胚発生の理解を深めました。この情報は、先天性欠損症を減らし、不妊症を回避する方法を改善し、特定の癌と戦うためのツールを開発し、家畜や人々でさえも老化の悪影響のいくつかを減らすのにすでに役立っています。ドリーから20年経った今でも、重要なアプリケーションは進化しています。