2000年度秋学期 生物・生態ⅢA,B 講義ホームページ |
２. 動植物での生命操作 |
（４）色々な生命操作技術
ａ．細胞融合 (図１)
センダイウィルス（大阪大、岡田善雄）…動物ｘ動物は容易
ポリエチレングリコール…動物ｘ動物、植物ｘ植物 共に可能になる
→→植物での応用盛ん…ポマト、トマピー、オレタチなど
動物での応用……キメラの作成、モノクローナル抗体（図２）
ｂ．遺伝子組換え
原理；生物が持つDNA(ミトコンドリアDNAは除く)は、共通の遺伝暗号(コドン)を
持つことから可能になった技術
制限酵素＊の発見により技術的に確立
応用
＊植物…多数が実用化；
遺伝子組換え作物（ＧＭＯ）---害虫耐性穀物、除草剤耐性穀物、“flavor saver”
栄養成分調整作物(ビタミンＥ高含有ナタネなど）
機能付与植物---耐乾燥性植物(砂漠の緑化)、窒素固定機能植物（栄養不良土壌でも
生育可能）、観賞用植物（青いカーネーション「ムーンダスト」
(サントリー開発による日本初の遺伝子ビジネス商品)
●光る煙草の葉---ホタルのルシフェラーゼ系遺伝子を煙草に導入
●青い綿花---染色なしで青い綿布ができる
＊ 微生物(微生物の工場化）
各種菌類にヒトのホルモン類の遺伝子を導入 → 医薬品の安価な製造が目的
たとえば、大腸菌にインスリン、ヒト成長ホルモンなどを生産させる
＊ 動物（動物工場の作製）
ミルク(メス）や尿中(オス）に有用物質(医薬品)を分泌させる試み(図３)
→ 体内に蓄積した時の影響を回避
ヒツジの乳腺細胞内で血液凝固因子(血友病)やＡＡＴ(α-antitrypsin、肺気腫）、
ヤギの乳腺細胞中に血栓溶解剤(心臓疾患)を生産させ、ミルク中に分泌させる
問題点：動物特有のウィルスが混在する可能性あり
例えば、ウシでのＢＩＶ(ウシ免疫不全ウィルスの存在）→ヒトに感染？
●ヒト成長ホルモン遺伝子のマウスへの導入→スーパーマウスの誕生
ウシ、ブタへの応用---代謝系に異常が生じ不成功
サケへの応用---ウシ、ニワトリの成長ホルモン遺伝子で体を大きくする
●ＨＩＶ遺伝子を導入したマウス---第二世代でエイズを発症→エイズモデルマウス として動物実験に有用か？
●遺伝子欠損法(ノックアウト法）
特定の遺伝子を取り除き、発生した個体の性質から欠損遺伝子の機能を探る
→→多数のノックアウトマウスが誕生---免疫系の解明に寄与
＊ヒト
遺伝子治療；体細胞のみ、生殖細胞(精子、卵子)への導入は禁止
１９８０年５月ー７月 サラセミア治療の２女性(イタリア、イスラエル）に遺伝子 治療
１９９０年９月 アメリカで初めてADA(アデノシンデアミナーゼ欠損症、
バブルボーイ症候群）の女児に許可→化学療法との併用で
一応成功（現在までの唯一の成功例）
その後１９９７年までに世界中で３０００件近く試みられているが、
成功例としての報告なし →→ １９９７年アメリカでは遺伝子治療法の
見直しを求める議論が沸騰
方法論の改変---ベクターの改良などにより成功例の増加
経口遺伝子治療：｢遺伝子錠剤」投与による乳糖不耐症の改善
腸管上皮細胞でのラクターゼの発現
胎児遺伝子治療：出生後ではなく出生前治療の試み
ラット、マウス、ウサギでは既に成果を挙げているが、倫理面から現在論争中
遺伝子診断---予測医療の発展
ＤＮＡ鑑定---親子鑑定、犯罪捜査
日本 → 厚生省、文部省の規制により後発、しかし最近では、血管新生の治療に効果
＊＊制限酵素の働き……遺伝子組換えと遺伝子診断 (図４，５，６)
ｃ．クローニング…核移植、 クローン(klon）ギリシャ語で小枝が語源
クローニング…無性生殖、親のコピー → 均質な個体の獲得が可能
＊同じものを大量に作製……“クローニング”と表現
技術的確立……マイクロマニュピレーションの確立
クローニング技術の推移
１．クローンカエル(１９５２年アメリカ、フィラデルフィアガン研究所)、体細胞核移植
ドナー；おたまじゃくしの腸管上皮細胞の核
↓ ドナーの初期化は行わず、核移植を実施
レシピアント；アフリカツメガエルの受精卵に放射線を照射→核の不活性化
↓
代理母へ移植……世界初の人工クローン個体
２．クローンウシ(イギリス、１９８０年代に実用化)、受精卵分割法
１６細胞期の受精卵を１６個の細胞に分離
↓
代理母の子宮に移植、１６頭のクローンウシを作製
胎児が異常に大きく(通常の二倍くらい)成長する等の障害のため、一時中止
３．クローンヒツジ(ドリー)(１９９７年イギリス)、未受精卵使用の体細胞核移植
ドナー；ヒツジの乳腺細胞(分化した細胞)
↓ 初期化（分化した細胞を、全能性を持つ未分化の状態に変換）
↓ 初期化した核を取り出す
↓ 核移植
レシピアント；ヒツジの未受精卵を除核
↓ 電場融合（未受精卵の細胞質と乳腺細胞の核を融合させる）
代理母の子宮に移植
クローン実験の生物学的意義
１．分化した細胞での遺伝子の機能
全能性は残存しているか？あるいは全能性を回復することは可能か？
発現遺伝子および構造遺伝子（housekeeping genes）以外の遺伝子は
どうしているのか？
２．細胞質の発生、遺伝への関与
クローン技術の現状…遺伝子からみたクローン技術
１．核移植、電場融合によるクローン作製
→ミトコンドリアDNAはレシピアント(卵子)由来
２．クローン胎児の異常成長
早期成長の傾向→帝王切開による出産
３．クローンの寿命は？
クローン個体は短命→テロメアの関与か？
ドリーの細胞はテロメアが短いといわれたデータは、その後間違いと判明。
４. 低い成功率…数％の成功率
“Clones:A Hard Act to Follow”ref.Science vol.288,9June2000,1722～
クローン技術の応用、展望
１．ヒトクローンの実現 ⇒ 目的は？
２．移植用臓器の作製……キメラ個体、ハイブリッド個体の作製
３．クローン作製に２種類の細胞が必要か？ → すべての遺伝子が同一の個体 |