同性同士でも子供は産めるのでしょうか？ ——新任学者の研究業績

親愛なる友人の皆さん、最近インターネットが検索過多で非常に混雑していると感じていますか?人類の安全に深く関わる天然痘ウイルスがアメリカの製薬会社によって発見されるという事件があっただけでなく、今年は我が国の二つのアカデミーに149人の会員が新たに選出されました。これほど多くの人が選出されたことは、本当に祝福すべきことです。

すると、何人かの友人が、天然痘ウイルス事件が話題になったのは理解できるが、この学者の選出は私たちにはあまり関係ないようだ、と言った。こう言うと、鍾南山と袁龍平は二人とも学者です、私の言っている意味が分かりますか？

さて、本題に戻りましょう。今日は、非常に人気のあるトピック「同性間の生殖を認めるにはどうすればよいか」についてご紹介します。これは、新しく選出された院士、李金松氏による小規模な研究です。実は、私は以前にも李院士について書いたことがあります。

01. 同性間の生殖問題

中学校の生物学の知識では、通常、子供を出産するには、精子と卵子が結合して受精卵が生成され、それが子宮に着床する必要があることがわかっています。受精卵は分化と分裂を続け、最終的に胎児へと成長します。

女性が二人いれば子宮の問題は簡単に解決できますが、男性が二人いれば解決は難しくなります。結局のところ、我が国では代理出産は依然として違法です。最も重要な問題は、受精卵は受精卵と呼ばれている以上、精子と卵子の結合によって生成されなければならないということです。しかし、卵子が2つ、または精子が2つしかない場合は、子孫を形成することはできません。これは私たちの遺伝子に書き込まれています。つまり、人間は無性生殖ができないのです。

しかし、科学者たちはこれに納得していません。なぜなら、生物学的には、精子と卵子は両方とも完全な染色体セットを持っているのに、なぜ2つの精子や2つの卵子が融合できないのか、という問題です。

そこで科学者たちは、同性カップルが生殖できるようにする方法を研究し始めました。

しかし、研究となるとまずは単純なものから始めなければならないので、科学者が最初に選んだのは卵でした。卵子はサイズが大きいため、よく知られている細胞小器官やミトコンドリアなどの完全な生物学的システムのほか、さまざまな生物学的反応を起こすための一連の細胞質、酵素、栄養素などの物質を備えています。

精子ははるかに小さいです。運動を円滑にするために、精子の量は卵子の1％未満であり、十分な細胞小器官、酵素、その他の物質が不足しています。

02. 統合問題

しかし、核融合実験の第一段階は失敗に終わった。

なぜ？その理由は、2つの卵子がまったく融合できないからです。科学者が2つの卵を一緒にすると、卵は独立した状態を維持します。あなたはあなたであり、私は私です。とても恥ずかしいです。結局、最初のステップでマージさえできないのであれば、その後のステップを考える必要はありません。

科学者の中には、電流刺激を使用するなどの方法も試したが、効果はなかった。細胞膜を溶かす試薬を使用すると、2 つの卵細胞を融合できますが、その結果、卵細胞は死んでしまいます。

基本的に、重要な理由は、細胞表面に一連の障壁とそれに対応するシグナル分子が存在することです。それらは秘密のコードのようなものです。秘密のコードを答えられない場合は、申し訳ありませんが入場をお断りさせていただきます。これが、2 つの卵子が融合できない理由の 1 つです。

しかし、これは科学者にとって問題にはなりません。

精子の受精プロセスは、本質的には、精子が先体反応を通じて卵子の表面にある信号経路を見つけ、精子内の DNA を卵子に注入することです。これがコアプロセスです。

そこで科学者たちは、卵子のDNAを直接抽出し、それを別の卵子に注入することで、精子の受精の本質をシミュレートし始めました。

これは精子と卵子の受精プロセスをシミュレートし、2つの卵細胞ゲノムが1つの卵細胞に統合されるプロセスを実現します。

これでいいですか？

理想は美しいが、現実は残酷だ。

2つの卵子は融合したように見えましたが、それ以上成長しませんでした。

03. エピジェネティックなジレンマ

綿密な研究の結果、2つの卵細胞のゲノムは新しい細胞でも依然として非常に独立したままであり、それぞれが異なっていることが判明しました。これは受精とはまったく異なります。受精の過程では、精子と卵子のゲノムは互いに通信して交換されますが、2つの卵子のゲノムは互いに通信しないため、当然次のステップは実行できません。

問題はエピジェネティクスにあります。

ヒトゲノムには情報を記録する特別な方法があります。この情報は DNA 配列の変化ではなく、エピジェネティックな形で存在します。これらの内容はゲノムの融合に直接影響します。これらの刻印を取り除かなければ、2 つの卵子の DNA を一緒にしても、それらは独立したままとなり、通常の二倍体の 2 セットの染色体のように相互作用することはありません。

この問題を解決するにはどうすればいいでしょうか?答えはこれらのマークを削除することです。

2015年末、中国科学院上海生物科学研究所生化学・細胞生物学研究所の李金松氏のチームは、2つの卵子を使って完全な子孫を生み出すことに成功した。

卵細胞は互いに融合しないことはわかっています。そうでなければ、聖母マリアが本当に現れるはずです。

しかし、根本的な理由は、H19 と Gtl2 という 2 つの遺伝子のエピジェネティックな違いが 2 つの卵子の融合に影響を与えるためです (差次的メチル化領域 (DMR))。

そこで彼らは、これら2つの遺伝子の発現を制御しました（CRISPR-Cas9を使用してIG-DMRとH19-DMRを削除）

彼らのアプローチは以下の通りである

簡単に言えば、脱メチル化遺伝子改変によって卵細胞が「精子のような細胞」に変わり、その後、この精子のような細胞が卵細胞と結合して受精が完了し、完全なマウスに成長するのです。

上の写真は、2 つの卵細胞の融合から生まれた純粋なマウスを示しています。

Zhong C、Xie Z、Yin Q、他単為生殖半数体胚性幹細胞は、卵母細胞注入によるマウスの生殖を効率的にサポートします[J]。細胞研究、2015年。

これは李金松院士の重要な科学研究成果の一つです。李金松院士は主に体細胞の再プログラミング、つまり細胞を元の状態に戻す方法を研究しています。このプロセスは幹細胞と受精卵の発達に必要なステップです。

04. 再プログラミングと同性生殖

実は、女性同士の生殖だけでなく、男性同士の生殖にも同様の問題があるのです。

実際、生殖の背後にある課題は、これらの精子と卵子がどのようにして再プログラミング プロセスを開始できるようにするかであり、これには多くの重要なエピジェネティック プロセスが関係しており、近年のホットな話題でもあります。

基本的にここで紹介は終わります。実際、今年の科学アカデミーの生物学会員リストには、私と重なる人物が 3 人います (彼らは私を知りませんが、笑)。しかし、これらの人々は確かにこの分野のトップクラスの研究者であり、会員になるに値します。

添付は李金松院士の主な科学研究成果です。

1. 江 静* Lv、Wenjian;イェ・シャオイン王玲波;張 曼;ヤン、フイ;オクカ、マヤ;周 千海;張 玄;劉、林#; 23(1):92-16.

2. ヤン・フイ*石、林宇;王 邦安;リャン、ダン;鍾、翠青;劉 偉;ニエ、ヨンジャン;劉 潔;趙、静;ガオ、シアン;李、ダンシェン;徐 国良#;李、金松#。雄性生殖半数体胚性幹細胞の卵母細胞注入による遺伝子組み換えマウスの生成。細胞。 2012.149(3):65-617.

3. 顧天鵬*郭 ファン;ヤン、フイ;ウー・ハイピン徐桂芳;劉 偉;謝志国;石、林宇;何、信義;ジン・スンギイクバル、クルシード;石、玉江ジェノ;鄧、子新;サボ、ピロスカ E.;ファイファー、ゲルト P.;李、金松#; Xu, Guo-Liang#.卵母細胞によるエピジェネティックな再プログラミングにおける Tet3 DNA ジオキシゲナーゼの役割。自然。 2011.477(7366):606-U136.

4. 江 静*丁 国輝;リン、ジャンウェイ;張 曼;石、林宇; Lv、Wenjian;ヤン、フイ;シャオ、フアシェン;ペイ、ガン;李、怡学;ウー、ジアルイ#; Li, Jinsong#.異なる再プログラミング戦略によって生成された多能性幹細胞の異なる発達能力。JOURNAL OF MOLECULAR CELL BIOLOGY。 2011.3(3):197-199.

5. リン・ジャンウェイ*石、林宇;張 曼;ヤン、フイ;秦、イーレン;張 俊;ゴン、ダオチン;張 玄;李、ダンシェン;李、金松#。体細胞核移植によって生成されたクローン胚の体内での発育障害は栄養芽細胞系統の欠陥によるものである。