キタシロサイは世界に2頭しか残っておらず、どちらもメスです。したがって、自然繁殖によって種を保存することは不可能です。しかし、研究所からの救出は今や手の届くところにあります。科学者たちは、死んだメスのサイの皮膚細胞を卵細胞の前駆体に再プログラムすることに成功した。今後、研究者らはこの生殖細胞を機能的な卵細胞に成熟させる方法を見つけるだけだ。その後、研究室でサイの胚を作成し、この方法で種を保存することができました。
世界に残っているキタシロサイは 33 歳のナジンと 22 歳の娘ファトゥの 2 頭だけです。もう男性の標本は存在しません。 2頭のメスはケニアの保護区に住んでいる。密猟と生息地の破壊により、この世界最大のサイは絶滅の危機に瀕しています。そしてあまりの速さに、従来の繁殖プログラムや生息地を保護するための対策さえも間に合わなくなってしまいました。研究室からの解決策が必要でした。
2 匹のメスで種全体を救うにはどうすればよいでしょうか?
実験室で種を絶滅から救うには 2 つのアプローチがあります。最初のアプローチは、「古典的な」人工授精に依存します。昔のナジンとは異なり、ファトゥは依然として機能的な卵を産みます。死亡した雄牛４頭の凍結精液もあった。ファトゥの卵子にこの精子を人工的に受精させ、その胚を代理母である近縁種のミナミシロサイに運んでもらって出産させることができる。ファトゥ自身はアキレス腱の問題のため、妊娠を許可されていない。この方法はすでに数回使用されていますが、そうしないと遺伝子プールが小さくなりすぎるため、種の保存のための長期的な解決策はこれだけではありません。
「人工授精に天然生殖細胞のみを使用した場合、キタシロサイを長期的に絶滅から救うことはできないことは最初から明らかでした。遺伝的多様性が著しく高く、より多くの生殖細胞を取得するための補完的な戦略が極めて重要です」とライプニッツ動物園野生生物研究所のトーマス・ヒルデブラント氏は説明する。この補完的な戦略には、すでに死亡した他のキタシロサイから卵と精子を入手することが含まれます。他に6名が資格を持っています。しかし、卵子も精子も保存されておらず、成熟した体細胞、たとえば皮膚細胞の細胞培養のみが保存されています。これらの培養物は、まず生殖細胞に戻す必要があります。
これまでのところ、科学者たちはすでに成熟したサイ細胞を多能性幹細胞に再プログラムすることに成功しています。このような人工多能性幹細胞はまだ未分化であり、生殖細胞を含むさまざまな種類の組織に発達する可能性があります。必要な手順は、皮膚細胞が幹細胞になり、生殖細胞になることです。
最初に生成された生殖細胞前駆体
大阪大学の林正文氏率いる研究者らは、幹細胞から生殖細胞への道においてマイルストーンを達成した。彼らは、死亡した雌のキタシロサイから採取した人工多能性幹細胞から、始原生殖細胞、つまり卵の前身となる細胞を作り出すことに成功した。 「大型であると同時に絶滅の危機に瀕している哺乳類の始原生殖細胞が幹細胞から生成されたのは初めてです」と林教授は言う。これまでのところ、これはげっ歯類と霊長類でのみ可能です。 「細胞がいつどのシグナルを必要として、望みどおりに発達させるかという正確な調整は、種ごとに異なります。この発展を細胞培養で再現することは非常に大きな課題です」と科学者は説明します。げっ歯類とは異なり、研究者らはサイのSOX17遺伝子が前駆細胞の発生の鍵であることを特定した。この遺伝子は、ヒトの生殖細胞の発生にも重要な役割を果たします。
しかし、研究者らはキタシロサイだけでなく、同様に絶滅の危機に瀕しているその近縁種であるミナミシロサイでも遺伝的偉業を達成した。この種の標本は今でも世界中に約 20,000 点存在します。したがって、研究チームは成熟細胞を繁殖させる必要はなく、胚性多能性幹細胞に直接アクセスして、生殖細胞前駆体に分化させることができました。研究者らはまた、両サイの前駆細胞の表面にある 2 つの特徴的な分子、CD9 と ITGA6 を特定しました。 「将来的には、これらのマーカーは、多能性幹細胞のグループ内ですでに形成されている始原生殖細胞を検出して分離するのに役立つでしょう」と林教授は言います。
次の目的地: 卵子と精子
現在、研究者らは次の困難な課題に直面している。それは、生殖細胞前駆体を実験室で機能する卵子と精子に成熟させる必要があるということだ。 「前駆細胞は卵細胞に比べて比較的小さく、そして何よりも 2 組の染色体を持っています」と林氏の同僚である Vera Zywitza 氏は説明します。この方法は将来、ファトゥスの卵の人工授精に加えて使用でき、キタシロサイを最終的な絶滅から救うことができる可能性がある。
出典: ヘルムホルツ協会のマックス デルブリュック分子医学センター、ベルリンベルリン eV のライプニッツ動物園野生生物研究所 (IZW)、専門記事: Science Advances、 doi: 10.1126/sciadv.abp9683 )
