最初の「三親ベビー」の集団が英国で誕生した。どうして1人の赤ちゃんに2人の「生物学的母親」がいるのでしょうか?

記者ディン・リンによる記事

ニューメディア編集者/王山

英国人類受精・胚研究機構（HFEA）は、英国で初めて3人の親のDNAを持つ赤ちゃんが誕生したことを確認した。これらは、英国で規制された環境下でのミトコンドリア提供療法（MDT）の文脈で生まれた三親の赤ちゃんとしては初めての、そして5人未満の赤ちゃんです。 HFEA は、この技術や赤ちゃんに関するより具体的な情報は提供しなかった。

(画像出典: New Scientist)

三親の赤ちゃんはどうやって生まれるのでしょうか?普通の赤ちゃんとどう違うのでしょうか？ミトコンドリア提供療法の技術はこれまでどのように発展してきましたか?

ミトコンドリアは細胞の「生命の源」である

遺伝学的には、三親の赤ちゃんには父親が 1 人、母親が 2 人いることになりますが、そのうちの 1 人の「母親」は子供との遺伝的つながりが少なくなります。子どもたちの DNA の大部分 (99.8% 以上) は両親から受け継がれていますが、遺伝物質の約 0.1% はミトコンドリア提供者である女性から受け継がれています。

2015年、英国はミトコンドリア提供療法を認可する法律を可決した最初の国となった。それ以来、英国のニューカッスル不妊治療センターは2017年にこの物議を醸した治療法の最初の認可を取得し、MDTに関する関連研究の先駆者となった。

▲英国はMDTの助けを借りて初めて三親の赤ちゃんが生まれた国ではありません。 2016年、中国系アメリカ人医師の張金氏は、ミトコンドリア変異を持つヨルダン人女性に適切な治療を施し、メキシコで世界初の三親児が誕生した（画像提供：ネイチャー）

ミトコンドリアは細胞の「生命の源」と呼ばれ、卵子の質の指標でもあります。ミトコンドリアの異常な機能は細胞全体の正常な機能に影響を及ぼし、病理を引き起こす可能性があります。多くの研究により、パーキンソン病、アルツハイマー病、糖尿病、腫瘍などの疾患、そして老化はすべて、ミトコンドリアの機能異常に関連していることがわかっています。ミトコンドリアの多機能性のため、ミトコンドリアの機能不全が特定の病状につながるメカニズムを理解することは依然として大きな課題です。

▲ミトコンドリアの構造と細胞内での分布

他の細胞小器官とは異なり、ミトコンドリアは独自の遺伝情報を含んでいます。ミトコンドリアは、核以外に DNA を含む人間の細胞内の唯一の小器官であり、ミトコンドリア疾患は、ミトコンドリアの機能に影響を与えるミトコンドリア DNA (mtDNA) の変異によって引き起こされることがよくあります。さらに、ミトコンドリア DNA は「母性遺伝」です。男性でも女性でも、細胞内のミトコンドリア DNA はすべて母親から受け継がれます。これは、人間の受精卵のミトコンドリアがすべて卵細胞に由来するからです。精子と卵子が結合すると、精子のミトコンドリアDNAは分解されます。したがって、母親のミトコンドリアに欠陥がある場合、その欠陥は 100% 子供に受け継がれます。遺伝子欠陥が非常に深刻な場合、その問題は「三親児」技術を通じてのみ解決できます。

▲健康な母親でもミトコンドリアに欠陥のある卵子を大量に産む可能性がある

中国科学院遺伝学・発生生物学研究所の研究員、鮑世来氏は、卵細胞の遺伝物質は主に細胞核に存在すると述べた。細胞核は遺伝物質が保存され、複製され、転写される場所であり、細胞の遺伝活動と代謝活動の制御センターです。ミトコンドリアにはわずかな遺伝情報しか存在しないため、母親の細胞核を残し、ドナーの健康なミトコンドリアを含む卵胞血漿部分を使用することで、主な遺伝物質を変えずにドナーの健康な遺伝子を少量得ることができるのです。同時に、ミトコンドリアには遺伝子がほとんど含まれていないため、「ミトコンドリア提供」は、髪の色、身長、容姿など、子供の多くの重要な特徴に影響を与えません。

▲ミトコンドリアには37個の遺伝子しかありませんが、ミトコンドリアの正常な機能の維持には多数の核遺伝子も関与しています（出典：Nature）

「ミトコンドリア提供」の2つの方法

現在、「ミトコンドリア提供」を実現するには2つの方法があります。1つは紡錘体核移植技術です。もう1つは、2015年に英国で承認された「原核生物移植」技術です。

▲簡単に言えば、「前核」と「紡錘体」は卵子の受精前と受精後の特定の期間を表します（出典：Nature Reviews）

「紡錘体核移植」技術は、ドナーの卵細胞内の健康なミトコンドリアを利用するために、不健康な母親の卵細胞の核をドナーの除核卵細胞に移植する技術である。これは遺伝子編集技術に少し似ているように聞こえますか?あなたは間違っている。遺伝子編集技術は現時点では臨床現場に応用できないため、生殖医学の科学者は、人間の遺伝子欠陥の問題を解決し、ドナーから健康なミトコンドリアを交換してミトコンドリア疾患を克服するという目的を達成するための「交換」方法として「紡錘体核移植技術」を発見した。これは一般的に「古いワインを新しいボトルに入れる」と理解できます。

「ミトコンドリアを新しいものと置き換える」というのは、実際にはドナーのミトコンドリアを取り出してレシピエントの体内に移植することを意味するものではありません。復旦大学生命科学学院遺伝学研究所の李耀教授は、卵母細胞が卵細胞に分裂する過程で、卵細胞の受精に備えて細胞がどんどん増えるため、母親のミトコンドリアが新たに入ったミトコンドリアに完全に置き換わることは不可能だと述べた。

江蘇省人民病院生殖センターの准研究員である曽喬博士は、この「交換」のプロセスを詳しく説明した。健康な女性が健康な卵子を提供し、卵子核が卵胞血漿から分離され、卵子核は廃棄される。次に患者の卵子核を卵胞血漿から分離し、卵胞血漿（異常なミトコンドリアを含む）を廃棄します。次に、女性患者の卵子核と健康なドナーの卵胞血漿（健康なミトコンドリアを含む）が結合して健康な卵子が形成され、患者の夫の精子と受精します。健康な胚が受精され、患者の体内に移植され、健康なミトコンドリアの交換が完了します。

▲「紡錘体核移植」の過程の模式図（出典：Cell Press）

遺伝子技術の観点から見ると、子供は父親 1 人および母親 2 人からの遺伝子を持ちます。父親は核 DNA の半分を提供し、母親は核 DNA の残り半分を提供し、もう一方の母親はミトコンドリア DNA を提供します。紡錘体核移植技術と前核移植技術の違いは、紡錘体核移植手術では卵子が受精する前に卵子の核を「交換」し、その後、受容者の母親の卵子が父親の精子と結合できるようにすることです。前核移植は、父親の精子をレシピエントとドナーの2つの卵子と同時に結合させ、卵子の核を「交換」するものである。 「三親」前核移植技術は、まず卵子を受精させてから細胞核移植を行うため、受精卵は生きていると信じる多くの国や地域で倫理的な論争に直面している。

▲「前核移植」技術プロセスの模式図（出典：Cell Press）

李姚氏は、卵母細胞が卵細胞になるためには、2回の減数分裂を経なければならないと述べた。この分裂の間、細胞核内の遺伝物質は紡錘形の形で存在し、遺伝物質が 2 つに分割されるようになります。技術的に言えば、「3つの親」は確かに患者のミトコンドリア欠陥問題の解決を助けることができ、これは細胞移植および融合技術に相当します。

「三親ベビー」技術は倫理的論争の中で紆余曲折を経て発展してきた

英国放送協会（BBC）が発表したデータによると、英国では6,500人に1人の子どもがミトコンドリア遺伝子疾患を持って生まれており、この疾患は筋萎縮、心臓病、運動失調などの症状を引き起こします。英国では200人に1人の子供が何らかのミトコンドリア病を患っていますが、症状が明らかではないため記録されていません。ミトコンドリア遺伝子疾患により早期に死亡する赤ちゃんもいます。米国のシンシナティ小児病院ミトコンドリア病センターの黄涛生所長はメディアのインタビューで、ミトコンドリア病は通常非常に深刻な病気だが、これまでのところミトコンドリア病の治療法は非常に限られており、細胞核移植技術がこの課題解決に一筋の希望をもたらしていると指摘した。

▲しかし、すでに生まれてしまった病気の子供には、「ミトコンドリア提供」技術は役に立たない（出典：STATニュース）

「ミトコンドリア提供」は新興技術です。 2005年、英国はニューカッスル大学に対し、ミトコンドリア疾患の研究のために「2人の母親」によるヒト胚実験を実施することを承認した。しかし、それ以来、論争の声は大きくなっている。デンマークの発生学者ジャック・コーエンは1990年代初頭から不妊患者を治療するためにさまざまな方法を試みたが、すべて失敗した。彼女は、患者が妊娠できない理由は、患者の細胞質に問題があり、その結果受精が失敗し、たとえ成功したとしても健康な胚に成長しない可能性があるからではないかと疑った。そこでコーエン氏は「細胞質移植」法、すなわち健康なドナーから採取した少量の細胞質を患者の生殖細胞に注入する方法を試すことを決め、この方法で不妊症の女性30人を治療した。そのうち17人は不妊症のまま、1人は流産したが、残りの12人は合計15人の健康な子供を無事に出産した。 2001年、コーエンは15人の子供のうち2人が混合ミトコンドリアDNAを持っていたとする論文を発表した。この発見はすぐに騒動を引き起こし、学界に衝撃を与え、「国民の怒り」を引き起こした。最終的に、米国下院は、すべての体細胞核移植実験を禁止しなければならないという判決を下した。 2013年3月、英国の人類生殖・胎内機構（HFEA）は、関連する意思決定と立法の根拠の一つとして、「『三親児』を認めるかどうかに関するパブリックコンサルテーション報告書」を当局に提出した。この技術についてまだ懸念を抱いている人もいますが、ほとんどの人はこの技術を支持しており、この技術が遺伝的欠陥を持つ家族が健康な次世代を無事に出産するのに役立つことを期待しています。

2015年2月3日、英国議会下院は、医学的手法を用いて3人のDNAを持つ赤ちゃんを誕生させることに同意する歴史的な法案を可決した。投票では382人の議員が賛成し、128人が反対した。これは良い結果のように思えますが、依然として批判は絶えません。たとえ世論が和らぐ兆しを見せたとしても、科学者の中には「三親ベビー」技術を公に実施しない者もいるだろう。結局のところ、科学者がこの技術の応用を公開するにはかなりの勇気が必要です。

英国は、MDT の助けを借りて初めて三親の赤ちゃんが誕生した国ではありません。 2016年、ニューヨークのニューホープ生殖センターの中国人医師、張金博士とそのチームは、メキシコでミトコンドリア変異を抱える女性に関連治療を施し、核移植に基づく世界初の三親児の誕生に成功した。

「あと10年から20年もすれば、誰もが『三親』の赤ちゃんに慣れるだろう」と張瑾さんはメディアのインタビューで語った。