生殖細胞だけがもつユニークな働きとは

動物発生工学研究室では、哺乳動物の個体発生、つまり生殖細胞である精子と卵子が受精し、どのように次の世代が作られていくかという過程を研究しています。

生殖細胞は、他の細胞にはないユニークな働きをもっています。卵子は受精すると、「分化」といって、神経、筋肉、皮膚というように特定の役割をもつ細胞に変化していきます。一度分化した細胞は元の状態には戻れません。しかし、生殖細胞は違います。分化して個体を作った後、再びその個体から作り出され、もう一度受精卵という未分化な状態に戻って新たな個体を作ることができるのです。だからこそ、生殖細胞→個体発生→生殖細胞→個体発生……という生命のサイクルが成り立っているのです。なぜ生殖細胞だけがこんな働きをもっているのでしょうか。

一人の人間の身体は数百種類の細胞からできていますが、すべての組織や臓器の細胞は同じゲノム（ＤＮＡ配列）をもっています。にもかかわらず、それぞれが異なる役割をしているのは、細胞ごとに働いている遺伝子の組み合わせが違うからです。こうした違いは、ゲノムにある情報そのものによってではなく、外側にいろいろなもの（メチル基などの化学修飾）がくっついたり離れたりすることで、働いたり働かなかったりすることで生じます。遺伝子の働きを調節するこうしたしくみを「エピゲノム」と呼びますが、これを調べれば、生殖細胞ができるしくみや、生殖細胞が生殖細胞として働くメカニズムが明らかになると考えています。

遺伝子改変マウスなどをモデルに研究

研究室では、遺伝子を改変したマウスやクローンマウス、単為発生マウス（卵子だけで発生させたマウス）などを作り、それらをモデルに研究を進めています。といっても、動物を生産することが最終目的ではありません。もちろん、得られた技術は不妊治療のような医療や、安全でおいしい家畜の増産、希少動物の保護・再生といった多様な分野に応用できるでしょう。しかし、真の目的は「生命とは何か」という謎を解くことなのです。

みなさんにもぜひ、この謎解きを通して頭を鍛えてほしいと思います。そのためには、自分で考え、問題を発見し、解決する意欲が不可欠です。ただし、サイエンスのためなら何をしてもよいという「科学至上主義」ではいけません。生命に対する畏敬の念をもつこと。それを忘れないでください。

哺乳動物が子孫を残すためには、精子と卵子が必要です。たとえば、胎盤という、胎児が母親のお腹の中で発育するために必要な組織は、卵子のゲノムしかない胚では作られません。逆に、精子のゲノムしかない場合はある程度までできるのですが、完全な形にはなりません。やはり卵子のゲノムが必要なのです。研究室では、こうした個体発生の過程における精子と卵子のゲノムの役割を明らかにしています。

また、胎盤は子どもが生まれた後、廃棄物として処分されます。こうした不要な細胞を有効利用し、「万能細胞」のような未分化な状態の細胞にできないかという、壮大な夢に向けた基礎研究も行っています。研究の結果がすぐに出るとは限りませんが、失敗を恐れず、モチベーションを高くもった人に集まってほしいですね。

精子と卵子は、最初から精子と卵子なわけではありません。その元となる細胞は同じ性質なのです。ところが、ある日突然精子になる方に働いたり、卵子になる方に働いたりして性分化します。では、精子と卵子はいつから何が違っていくのでしょうか。また、卵子には個体発生するためのいろいろな不思議がつまっていると考えられています。では、卵子は生殖細胞として働くためにどんな機能をもっているのでしょうか。

研究室ではこうした謎を解き明かすべく、仮説を立て、それを証明するためにさまざまな実験を行っています。仮説と違う結果が出ることもしばしばですが、自分の予想どおりの結果が出た時はものすごくわくわくしますよ。自分から積極的に研究に取り組んでいける人を待っています。

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