A Mouse With Two Dads — and a New Frontier for Biology | Katsuhiko Hayashi | TED

翻訳: Eriko Tsukamoto 校正: Masaki Yanagishita

It is my great pleasure to be here

この舞台に立てることを光栄に思います

to share some news from biology today with you.

今日(2024年)は生物学のビッグニュースを お伝えします

So your life and mine starts with this.

私たちの命はこれから始まります

The union of sperm and egg.

精子と卵子の合体ですね

The fertilization involves sperm from the father

受精は父親からの精子と

and egg from the mother.

母親からの卵子で成り立ちます

They meet in the usual way,

ふたつが出会い

and the fertilized egg acquires the potential

受精卵は 私や皆さんのような

to give rise to the individuals like you and me.

ヒトの誕生につながる 可能性を孕みます

If you trace back your generations, you are derived from your parents,

皆さんが先祖の系譜をたどると 皆さんは両親から生を受け

and your parents are derived from your grandparents,

皆さんの両親は 皆さんの祖父母から生を受け

and so on, in distant past.

遠い昔からそのように 代々続いてきました

This perpetuity can only be achieved

この永続性は 私のような生物学者が

through what biologists like me call germ cell lineage.

「生殖細胞系列」と呼ぶ 細胞の系譜によってのみ可能です

These are the only cells that are immortal

これらは体内にある200種以上の 細胞の中で

among more than 200 types of cells in your body.

唯一死なない細胞たちです

The rest die with you.

他の細胞たちはあなたとともに 死んでゆきます

So these immortal germs, called gametes,

これら不死の細胞系列は 「生殖細胞」と呼ばれ

are very important,

とても重要なものです

and we call them germline.

これが「生殖細胞系列」です

In our society, this unbroken line is under threat.

私たちの社会で この不死の細胞系列が 脅威に曝されています

The present generations are having children later and later,

今の世代は 子どもを作るのを後回しにし

and the older germ cells are less likely to result in successful fertilization,

その結果 老いた生殖細胞は 受精しにくくなります

which leads to the declining birth rate.

それが出生率の減少につながります

It's not just the people.

これはヒトだけの問題ではなく

The continuous decrease in the reproductive rate

大型の家畜の繁殖率も

of large livestock

減少が続いています

has resulted in huge economic losses.

それが大きな経済的損失を 生み出しました

Setting aside the human needs,

人間のニーズとはまた別に

there are endangered animals down to a few individuals.

数個体まで減った 絶滅危惧種もあります

How can we preserve them?

彼らをどうやって保存できるでしょう？

That is where the assisted reproductive technology offers hope.

ここで「生殖補助医療」が希望をもたらします

Since Robert Edwards successfully combined human germ cells in a dish,

ロバート・エドワーズがペトリ皿の中で ヒトの生殖細胞を結合するのに成功し

more than 20 million babies have been born

それから 体外受精（IVF）と言う技術によって

through this technology called in vitro fertilization.

二千万人以上の赤ちゃんが生まれました

However, current assisted reproductive technology

しかし 現在の生殖補助医療は

can only be applied if sperm and egg can be obtained from the body.

精子と卵子が人体から入手できた 場合にのみ可能になります

If not, there are no options available.

例外はありません

But I would ask now:

そこで私は考えました

Can we create germ cells in a dish?

生殖細胞をペトリ皿で 生成できたらどうだろう？と

So this is a question.

それが研究テーマとなりました

So let's start with how the germ cells form in the body.

生殖細胞がどのように 体内で生成するかを見てみましょう

After fertilization, a fertilized egg undergoes cell divisions

受精後 卵子は細胞分裂をし

and differentiates into the different cell types.

様々な細胞に分化して行きます

As it further develops,

それが更に成長すると

original cells, or eventual sperm and egg,

最終的に精子や卵子になる

known as the primordial germ cells, emerge.

「始原生殖細胞」と呼ばれる 起源細胞になります

These primordial germ cells then differentiate into the primary egg,

始原生殖細胞は 女性の場合 卵細胞として知られる

known as the oocyte, in the female,

「卵母細胞」に変化し

or spermatogonia, the precursor of the sperm in the male.

男性の場合 精子の前駆細胞である 精原細胞となります

These egg and sperm mature over time,

個体の性成熟とともに

which is associated with the sexual maturation of individuals.

これら卵子と精子が成熟します

Now imagine

では 想像してみてください

if this entire process were to occur outside the body.

このプロセスが全て 体外で起こることを

So my team and I have been focusing

私のチームは

on duplicating this entire process in a dish,

この全工程をペトリ皿で 起こすことを研究してきました

known as in vitro gametogenesis.

「体外配偶子形成」です

The key to generating the germ cells in a dish

生殖細胞をペトリ皿で 生成させる鍵は

is a type of cells called pluripotent stem cells,

「多能性幹細胞」の使用が 鍵となります

because they each have the ability to differentiate

なぜならそれは 体内のあらゆる種類の細胞に

into any cell type in the body.

分化できる能力を持つからです

Martin Evans showed that such a pluripotent stem cell

マーティン・エバンスは 多能性幹細胞が

could be derived from preimplantation embryo in mice,

マウスの着床前胚から 得られることを実験で示しました

and James Thomson showed it could be done in humans.

ジェイムズ・トムソンは それが人間でも可能だと実証しました

Based on these breakthroughs,

こうしたブレイクスルーに基づき

Shinya Yamanaka showed that any kind of cell in the body

山中伸弥は体内のあらゆる細胞が

could be turned into the pluripotent stem cells

特定のタンパク質を発現させるだけで

simply by expressing a specific set of proteins.

多能性幹細胞へと変化させる ことができると実証しました

These are called induced pluripotent stem cells,

これはiPS（誘導多能性幹）細胞と言い

and they possess the same potential as those derived from embryos.

胚から得られた細胞と 同じ可能性を持っています

iPS細胞を用いて 生殖細胞系列をハイジャックできます

By using these pluripotent stem cells, we can hijack the germline.

During normal development,

通常の発生過程であれば

cells receive a signal that guides their differentiation

細胞は特定の細胞タイプに 分化するよう

into the different cell types.

シグナルを受け取ります

By mimicking the right signals,

それら特定のシグナルを 真似ることで

pluripotent stem cells can be directed along the pathway

多能性幹細胞を卵子や精子へと

to differentiate into the egg and sperm.

分化する経路に導くことができます

This has been successfully demonstrated in our laboratory

これはマウスの多能性幹細胞を 使うことで

by using mouse pluripotent stem cells.

私たちの研究室で成功しました

By providing appropriate signals,

適切なシグナルを与えることで

we were able to generate mature eggs

ほとんどの多能性幹細胞から

from most pluripotent stem cells.

成熟した卵子を生成できました

Also to achieve this,

この目的に

we created a mini ovary from pluripotent stem cells,

私たちは多能性幹細胞から 小さな卵巣も造り

allowing the oocyte to mature outside the body.

卵母細胞が体外でも 成熟できるようにしました

Importantly, eggs produced in a dish are capable of fertilization

重要なことは ペトリ皿で 生成された卵子は受精ができ

and giving rise to yet more mice like these.

このようなマウスが生まれたことです

These looks the same as any other mice.

通常のマウスと全く同じに見えますね

They grow up, they eat the food, they breed and live long.

これらも育ち、食べ、繁殖し 寿命まで生きます

But in this case, the genetic mother of these mice

ところが この場合 これらのマウスの遺伝的母親は

is the pluripotent stem cell grown in a dish.

ペトリ皿で培養された 多能性幹細胞です

With this in vitro gametogenesis,

この体外配偶子形成は

the process of creating an egg requires only skin cells

卵子を作るのに皮膚の細胞など

or other easily collectable cells from the body, even cells in urine.

簡単に体から採取できる細胞を使えて 尿中の細胞でさえOKです

So this means actually this kind of technology can be applied

つまり このような技術は

to the various mammalian species,

多様な哺乳類に当てはめることができ

including humans, livestock or even endangered animals.

ヒトにも、家畜や絶滅危惧種にもです

Several research groups have successfully produced

いくつかの研究チームが

the primordial germ cells from pluripotent stem cells

始原生殖細胞を 多能性幹細胞から

in all these cases.

生成することに成功しました

Notably, our laboratory is actively involved

特に 私たちの研究室は

in the repopulation effort for the northern white rhinoceros.

北方白サイの個体数の回復に 活発に関わっています

Sadly, there are only two females who remain on this planet.

残念なことに現在はメスが 地球上に２個体しか生存していません

We have generated the egg precursors

私たちは北方白サイから得られた

from the northern white rhinoceros induced pluripotent stem cells,

iPS細胞を用い 卵子になる前の細胞を生成し

and are currently creating a mini ovary system

現在は小さな卵巣を生成して

to mature these precursors into the eggs.

これらの前駆細胞を 卵子へと成熟させようとしています

But we can go further than [that].

しかし 私たちは それを超えたことができます

By using this technology, we can skip the sex-dependent reproduction.

この技術を用いて 性に依存しない生殖を可能にできます

Today, germ cells have different shape and different function based on the sex.

こんにち 始原生殖細胞は 性別により違った形や機能を持っています

This difference is genetically made by the sex chromosome.

この違いは性染色体により 遺伝子的に作られます

In the human, males have an X and Y chromosome,

　　ヒトでは 男性はXとY染色体を持ち

and the females have two X chromosomes.

女性は２つのX染色体を持っています

From a genetic viewpoint,

遺伝学的な見方をすると

this is the only difference between male and female.

これだけが男性と女性の違いだといえます

But in a dish, we can eliminate this difference.

しかしペトリ皿の上で 私たちはその違いを消してしまえます

So our laboratory succeeded in the switching from the XY chromosome

私たちの研究室ではXY染色体を

to the X chromosome.

XX染色体に変えることに成功しました

How did we do that?

どうやったかというと

Well, we took the skin cells from the male mice,

男性のマウスから皮膚細胞を取り

and then made induced pluripotent stem cells,

iPS細胞を作製しました

which have X and Y chromosomes, of course.

もちろんXとY染色体を持っています

Then we made a lot of these cells.

それからこの細胞を増やします

In some rare populations,

すると 限られた特殊な集団において

unequal segregation of sex chromosomes occurs during cell division,

細胞分裂時に 性染色体が 不均等に分離する現象が起こります

which means some XY chromosomes become one X chromosome

いくつかのXY染色体が １つのX染色体になるのです

that then doubles and becomes two X chromosomes.

これが複製すると XX染色体となります

We picked that very rare population

その２つのX染色体を持つ

of these cells that have two X chromosomes,

希少な細胞集団を取り出し

and we made an egg.

卵子を作りました

The egg derived from sex-converted induced pluripotent stem cells

この性転換した iPS細胞から得られた卵子は

behaves exactly [like an] egg from traditional females.

従来の女性の卵子と全く同じに行動します

We then fertilized the sex-converted egg

それから私たちは性転換卵子を

with the sperm,

精子と受精させます

and this gave rise to typical healthy mice like these.

するとこのように典型的な 正常マウスが生まれます

They grow up, they eat the food, they mate and live long,

これらは普通の方法で繁殖されたマウスと同様に

just like conventionally bred mice.

成長し、餌を食べ、繁殖し 寿命まで生きます

The only difference is these are derived from two dads.

唯一の違いは これらが２匹の雄から生まれたということです

Looking at the history of reproductive technology like this,

このような生殖技術の 歴史を振り返ると

technologies developed in experimental animals like this

こうした実験動物において 開発された技術は

can eventually be applied to the human and other animals.

いずれヒトや他の動物に 適用することができます

Today, the production of egg in a dish, even from traditional male cells,

こんにち 従来は男性の細胞からでも ペトリ皿上で卵子を生成できるということは

open a new possibility for reproduction in the future.

将来 生殖に新たな可能性をもたらします

We can create germ cells in a dish,

ペトリ皿で始原生殖細胞を生成でき

and they can come from two fathers, two mothers

それが二人の父親や 二人の母親からできる

or perhaps other combinations.

さらにはもっと他の組み合わせからも できるかもしれません

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）