ニュース｜ミトコンドリアDNAはなぜ母親からのみ受け継がれる？新たな研究が主要な理由を特定

ニュース｜ミトコンドリアDNAはなぜ母親からのみ受け継がれるのか？新たな研究が重要な理由を解明

母系遺伝によるミトコンドリアDNA継承という基本的な現象について、新たな知見を示す研究が発表されました。オレゴン健康科学大学（OHSU）と共同研究機関が実施したこの研究成果は、Nature Geneticsに掲載されました。

ミトコンドリアDNA（mtDNA）は、細胞内のミトコンドリアに存在する固有の遺伝コードで、主にエネルギー産生を担っています。mtDNAが母親の卵子を通じてのみ伝達され、父親の精子はミトコンドリアの遺伝情報を提供しないことは、長年知られていました。しかし、この仕組みの正確な理由については議論が続いていました。

従来の説では、受精時に免疫反応に似た「探索・破壊」機構によって精子のmtDNAが除去されると考えられていました。今回の研究は、より深い理由を明らかにしました。成熟した精子には少数のミトコンドリアが存在するものの、それらには完全なmtDNAが含まれていないのです。

研究チームは、精子には完全なmtDNAだけでなく、ミトコンドリアDNAの維持に不可欠なタンパク質であるミトコンドリア転写因子A（TFAM）も存在しないことを発見しました。つまり、精子はミトコンドリアの遺伝情報を子どもに伝えられません。

OHSU胚性細胞・遺伝子治療センター所長のShoukhrat Mitalipov博士は、「精子は受精時に100個のミトコンドリアを持ち込みますが、mtDNAはまったく持っていません」と説明しました。

研究チームは、これが精子の生物学的特性に関係している可能性を示しました。精子は卵子に向かって泳ぐ際に多くのミトコンドリアエネルギーを使うため、mtDNAに変異が蓄積しやすくなる可能性があります。一方、卵子は発生中のエネルギーを主に周囲の細胞に依存し、自身のミトコンドリアをあまり使わないため、mtDNAが比較的完全な状態で保たれます。

Mitalipov博士は、「卵子は、エネルギーをミトコンドリアに依存しないため、より質の高いミトコンドリアDNAを伝えられる可能性があります」と述べました。

各精子には約100個のミトコンドリアがありますが、卵子には数十万個含まれることがあります。卵子のmtDNAは比較的変異が少ないため、母親からのみ伝達されることは、子どもにおけるmtDNA変異関連疾患のリスクを下げる可能性がある進化上の利点と考えられています。

ミトコンドリアDNAの変異は、心臓、筋肉、脳など、エネルギーを多く必要とする臓器に影響を及ぼす、命に関わる可能性のある疾患を引き起こすことがあります。既知のmtDNA疾患が母親から子どもに遺伝するのを防ぐため、Mitalipov博士はミトコンドリア置換療法を開発しました。この治療では、体外受精の際に健康なドナー卵子のmtDNAを用いて、変異したmtDNAを置き換えます。

米国議会は現在、この技術を用いる臨床試験を食品医薬品局（FDA）が審査することを認めていませんが、英国やギリシャなどでは、疾患の予防や不妊症の治療を目的とした試験が実施されています。

今回の発見は、ヒトの生殖能力と生殖細胞療法に重要な意味を持ちます。研究者らは、精子の成熟と受精におけるTFAMの役割を理解することで、一部の不妊症の治療や生殖補助医療の改善に役立つ重要な知見が得られる可能性があると述べています。

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