ニュース｜利己的な染色体が妊娠初期の喪失を引き起こしている可能性
なぜヒトの胚はこれほど影響を受けやすいのでしょうか。受精に成功したにもかかわらず、妊娠が認識される前の最初の数日間に、なぜこれほど多くの胚が死ぬのでしょうか。英国バース大学ミルナー進化センターの研究は、新たな説明を示しています。染色体同士の利己的な対立が原因かもしれないというのです。
この研究は、同センター長で進化遺伝学者のローレンス・ハースト教授が主導し、PLOS Biologyに掲載されました。同教授によると、ヒトの受精卵のおよそ半数はごく初期に死に、妊娠が認識される前であることも少なくありません。妊娠が検出可能になった後も、数週間以内に流産で失われる胚は多くあります。
染色体数の異常が大きな隠れた原因
ハースト教授は、異常な染色体数が初期胚の死亡の大半を直接引き起こすと指摘しています。正常なヒトの細胞には46本の染色体があり、母親の卵子に由来するものが23本、父親の精子に由来するものが23本です。多くの胚はこの標準的な数を持たず、染色体が45本しかない場合や、47本に達する場合があり、妊娠中の喪失につながります。
検出可能な染色体異常の一つであるダウン症候群は染色体21のコピーを三つ持つ状態ですが、影響を受けた胚のおよそ80%は正期産まで生存しません。
染色体異常がこれほど深刻になり得るのに、なぜこれほど頻繁に起こるのでしょうか。
利己的な染色体：胚の喪失を促す隠れた要因
ハースト教授は、鍵は卵子の形成にあると述べています。同教授は、染色体数の異常の大半が精子の形成中ではなく、母親の卵子形成の最初の段階で生じることを明らかにしました。研究によると、形成中の卵子の70%以上には、すでに染色体数の誤りがあります。
この最初の段階では、利己的な染色体が干渉することもあります。セントロメアドライブと呼ばれる仕組みにより、特定の利己的な染色体が競合する染色体を妨げ、より多くの卵子に入り込んで遺伝する可能性を高めます。つまり、次世代で自らの割合を高めるため、対になるはずの染色体を排除するのです。
この染色体間の対立は、マウスなどの動物で研究されており、ヒトでも同様の仕組みが以前から疑われていました。ハースト教授の研究は、それを初期胚の死亡と密接に結び付けた初めてのものです。
さらに同教授は、こうした利己的な染色体がドライブに成功せず、染色体が一本余分または一本不足する異常な数になった場合でも、進化上の優位性を得る可能性があると指摘しています。
一つを犠牲にして他を利する：厳しい進化戦略
ヒトやその他の哺乳類では、胚は母親の体内で発達し、継続的に栄養を供給される必要があります。胚がごく早期に死ぬと、母親は追加の資源を使わずに、より早く次の生殖周期に入れます。この仕組みは、生き残ったきょうだいに利益をもたらす可能性があります。
ハースト教授は、「利己的な染色体が『自分は排除されようとしている』と察知すると、細胞分裂を妨げて自らを保つために、型破りな手段を使う可能性があります。しかし、そのために胚の発達が妨げられ、最終的に胚が死ぬことがあります」と説明しています。
さらに意外なことに、この仕組みはすべての動物に広く見られるわけではありません。ハースト教授によると、2,000を超える魚の胚を調べた研究では、母親由来の染色体異常は見つかりませんでした。鳥類でもこの問題はまれで、染色体異常の発生率は哺乳類のわずか1/25です。これは資源をめぐる競争が起こる時期と関係している可能性があります。哺乳類の胚は子宮内で競争しますが、鳥類や魚類は孵化後に競争するためです。
生殖戦略の帰結
ハースト教授は、胚の死亡率が高いのは哺乳類同士の競争の副産物だと結論づけています。「この仕組みの代償は、染色体変異の影響を特に受けやすくなることです」
予備的なデータでは、ヒトやウシのように通常一回の妊娠で一つの胚を持つ哺乳類で胚の死亡率が特に高く、一方、マウスやブタのように複数の子を産む種では死亡率がやや低いことが示されています。これは、死んだ胚が同腹のきょうだいにより多くの栄養と空間を残す、資源の再分配効果を裏付けるものでもあります。
ハースト教授は、Bub1というタンパク質の量が少ないと、染色体の喪失または増加を直接引き起こす可能性があるとも指摘しています。「Bub1の量は母体年齢の上昇に伴って低下し、それに応じて胚の染色体異常の可能性が高まります。このタンパク質を増やすことで、高齢女性の妊孕性を回復できる可能性があります」と付け加えました。
同教授は、この研究が不妊症や反復流産への対策に新たな方向性をもたらすことを期待しています。
記事の出典：
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なぜヒトの胚はこれほど影響を受けやすいのでしょうか。受精に成功したにもかかわらず、妊娠が認識される前の最初の数日間に、なぜこれほど多くの胚が死ぬのでしょうか。英国バース大学ミルナー進化センターの研究は、新たな説明を示しています。染色体同士の利己的な対立が原因かもしれないというのです。
この研究は、同センター長で進化遺伝学者のローレンス・ハースト教授が主導し、PLOS Biologyに掲載されました。同教授によると、ヒトの受精卵のおよそ半数はごく初期に死に、妊娠が認識される前であることも少なくありません。妊娠が検出可能になった後も、数週間以内に流産で失われる胚は多くあります。
染色体数の異常が大きな隠れた原因
ハースト教授は、異常な染色体数が初期胚の死亡の大半を直接引き起こすと指摘しています。正常なヒトの細胞には46本の染色体があり、母親の卵子に由来するものが23本、父親の精子に由来するものが23本です。多くの胚はこの標準的な数を持たず、染色体が45本しかない場合や、47本に達する場合があり、妊娠中の喪失につながります。
検出可能な染色体異常の一つであるダウン症候群は染色体21のコピーを三つ持つ状態ですが、影響を受けた胚のおよそ80%は正期産まで生存しません。
染色体異常がこれほど深刻になり得るのに、なぜこれほど頻繁に起こるのでしょうか。
利己的な染色体：胚の喪失を促す隠れた要因
ハースト教授は、鍵は卵子の形成にあると述べています。同教授は、染色体数の異常の大半が精子の形成中ではなく、母親の卵子形成の最初の段階で生じることを明らかにしました。研究によると、形成中の卵子の70%以上には、すでに染色体数の誤りがあります。
この最初の段階では、利己的な染色体が干渉することもあります。セントロメアドライブと呼ばれる仕組みにより、特定の利己的な染色体が競合する染色体を妨げ、より多くの卵子に入り込んで遺伝する可能性を高めます。つまり、次世代で自らの割合を高めるため、対になるはずの染色体を排除するのです。
この染色体間の対立は、マウスなどの動物で研究されており、ヒトでも同様の仕組みが以前から疑われていました。ハースト教授の研究は、それを初期胚の死亡と密接に結び付けた初めてのものです。
さらに同教授は、こうした利己的な染色体がドライブに成功せず、染色体が一本余分または一本不足する異常な数になった場合でも、進化上の優位性を得る可能性があると指摘しています。
一つを犠牲にして他を利する：厳しい進化戦略
ヒトやその他の哺乳類では、胚は母親の体内で発達し、継続的に栄養を供給される必要があります。胚がごく早期に死ぬと、母親は追加の資源を使わずに、より早く次の生殖周期に入れます。この仕組みは、生き残ったきょうだいに利益をもたらす可能性があります。
ハースト教授は、「利己的な染色体が『自分は排除されようとしている』と察知すると、細胞分裂を妨げて自らを保つために、型破りな手段を使う可能性があります。しかし、そのために胚の発達が妨げられ、最終的に胚が死ぬことがあります」と説明しています。
さらに意外なことに、この仕組みはすべての動物に広く見られるわけではありません。ハースト教授によると、2,000を超える魚の胚を調べた研究では、母親由来の染色体異常は見つかりませんでした。鳥類でもこの問題はまれで、染色体異常の発生率は哺乳類のわずか1/25です。これは資源をめぐる競争が起こる時期と関係している可能性があります。哺乳類の胚は子宮内で競争しますが、鳥類や魚類は孵化後に競争するためです。
生殖戦略の帰結
ハースト教授は、胚の死亡率が高いのは哺乳類同士の競争の副産物だと結論づけています。「この仕組みの代償は、染色体変異の影響を特に受けやすくなることです」
予備的なデータでは、ヒトやウシのように通常一回の妊娠で一つの胚を持つ哺乳類で胚の死亡率が特に高く、一方、マウスやブタのように複数の子を産む種では死亡率がやや低いことが示されています。これは、死んだ胚が同腹のきょうだいにより多くの栄養と空間を残す、資源の再分配効果を裏付けるものでもあります。
ハースト教授は、Bub1というタンパク質の量が少ないと、染色体の喪失または増加を直接引き起こす可能性があるとも指摘しています。「Bub1の量は母体年齢の上昇に伴って低下し、それに応じて胚の染色体異常の可能性が高まります。このタンパク質を増やすことで、高齢女性の妊孕性を回復できる可能性があります」と付け加えました。
同教授は、この研究が不妊症や反復流産への対策に新たな方向性をもたらすことを期待しています。
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