凍結乾燥した皮膚細胞から初めて動物のクローン作製に成功
2022年7月8日
山梨大学の若山さやか教授らの研究チームは、凍結乾燥させた皮膚細胞から初めて動物のクローン作製に成功したが、この技術はまだ成功率が低い。
フリーズドライは、その（比較的）小さな重量に見合うだけの技術を有しています。
宇宙飛行士に食料の選択肢を与え、おいしいチョコレートがけストロベリーを作るだけでなく、この技術はDNAや細胞の情報を保存し、クローニングに利用できるかもしれません。
宇宙飛行士は宇宙でどうやって食事をしているのか？
細胞の凍結乾燥は実にエキサイティングなステップだが、成功率が0.2％という一般的なクローニング・保存技術になるには、まだまだ長い道のりがある。
山梨大学の若山清香教授が率いる研究者たちの新しい論文（以下に示すPDF）によると、
「生物多様性の維持は不可欠な課題ですが」
「液体窒素を使って」
「遺伝資源としての生殖細胞を」
「保存することは困難で、費用もかかり」
「災害時には簡単に途絶えてしまいます」
「ここでは、凍結乾燥した体細胞から」「健康で繁殖力のあるクローンができる事を示し」
「この技術が、液体窒素を使わない」
「より安価で安全な」
「代替バイオバンキングソリューションの確立に」
「重要である可能性を示唆しています」
面倒ではあるが、フリーズドライは優しい作業である。
例えば、摂氏-80度まで凍結を繰り返したものを、高圧の真空容器に入れることを想像してほしい。
大きな氷の結晶を細胞壁に突き刺すことなく水を氷にし、圧力によって水を直接固体から気体に変え、その後製品から抜き出すのです。
この工程を何度か繰り返すことで、軽くて歯ごたえがあり、かつ構造的な完全性が保たれた製品ができあがる。
フリーズドライは、風味や栄養素を保つことができるため、食品産業で最も多く利用されている。
医薬品や、時には剥製もフリーズドライを使用する。
フリーズドライは、一度乾燥させたものを再び乾燥させることで、元の形状を保つことができる。
この方法は非常に簡単で、長年にわたって成功裏に行われてきた。
しかし、後に生殖に使われる細胞に対してこれを行うのは、全く別の問題である。
この研究チームは、フリーズドライの精子を国際宇宙ステーションで5年以上保存したり、机の引き出しの中で1年以上温度管理せずに保存する実験も行っている。
成功率は10％程度であったが、どちらも生きている子供を産んだ。
凍結乾燥マウス精子の室温耐性と真空下室温長期保存における生存率の評価
研究者らは論文で、
「凍結乾燥は、安全かつ低コストで」
「場所に依存せずに」
「遺伝資源を長期間保存するための」
「最良の方法である可能性がある」
「しかし、現在までのところ」
「凍結乾燥後に子孫を残した細胞は」
「成熟精子のみである」
「不妊の雄から精子を、受胎可能な雌から」
「卵子・胚を採取することは困難です」
と、述べている。
動物のクローンを作るには、体細胞という、その動物のDNAをすべて含む非生殖細胞が必要です。そして、このDNAが詰まった核のパッケージを卵細胞に挿入することで、赤ちゃんを作るプロセスを開始することができるのです。
クローン技術によって、生殖細胞に含まれる部分だけでなく、動物の全遺伝子を利用することができるようになるが、将来にわたって遺伝物質を保存しておくには最も便利な方法ではない。
現在、体細胞や生殖細胞の保存には液体窒素を使用することができ、これを素早く温めて細胞を再活性化し、バイオバンクなどに利用することができる。
しかし、今回の研究では、マウスの体細胞（今回は線維芽細胞と卵丘細胞）を凍結乾燥し、-30℃（華氏-22度）で最長9カ月間維持し、他の方法と比較検討した。
その結果、細胞は死滅し、DNAにも大きな損傷があったが、残った遺伝物質を取り出し、新しい細胞に挿入して、初期胚の細胞株を作ることに成功した。
クローンマウスを作るには、この細胞株から核情報を取り出し、新しい胚に入れる。
従って、この手順には欠陥がないとは言えない。
水分補給、細胞株の作成、実際のマウスの開発など、すべてのステップが計画通りに進んだのは、わずか0.2％であった。
この技術は現在、クローニングが成功する確率が0.4パーセントだった羊のドリーよりさらに低い確率になっている。
DNAの損傷により、一部のマウスは正確なクローンではなく、エピジェネティックな異常が見られた。
また、Y染色体を失い、オスからメスへと変化したケースもあり、このプロセスを改善する方法については、まだ学ぶべきことが多い。
とはいえ、このように損傷した細胞やDNAから動物のクローンを作ることは、最終的に成功率が上がれば、他の点でも有益である。
恐竜の骨の問題
どんなに保存状態の良いDNAでも時間が経つと劣化してしまうので、絶滅した動物の復活を成功させるには、不完全なDNAや劣化したDNAからのクローニングをもっと上手に行う必要があるのだ。
なぜ「脱・絶滅」は不可能なのか（でも、うまくいく可能性はある）。
まだまだ先の話ですが、将来は面白いことになりそうです。
