Double-muscled pigs 筋肉を増やしたブタ

筋肉の量が増えるブタを中韓グループ（ソウル国立大学と延辺大学）が開発した  [Cyranoski, 2,015]。これとは別に英国と米国のグループも同様のウシとヒツジの作出に成功した [Proudfoot et al., 2,015]。両者ともTALENを用いている。これらの家畜で行われた遺伝子改変は、すでに従来型の育種で得られたウシでみられた遺伝子変異を新しい gene editing 方を用いて短時間で作成したので、いわゆるトランスジェニック動物とはまったく異なる。

おそらくこの流れは止めることはできない。同様の手法で既に無角のウシや、アフリカ豚コレラウイルス(African swine fever virus) に抵抗性のブタが作られている。問題は各国の規制がどうなるかであるか、である。すでに最近の記事で、米国ではCRISPRなどの信頼性の高いgene editing法を用いた遺伝子改変生物に関しては従来法による場合よりもより緩い基準を適用する方向に動いていることを紹介した。ドイツ政府も同様に考えている。

中国での食肉消費量は莫大なので、 このブタの認可が待たれている。また実際に開発に携わった韓国側の研究者は、このブタが中国で最初に認可されるであろうと予想している。

さてこの筋肉の多い (double-muscled) ブタである。研究者たちは横紋筋の量を抑制する遺伝子 (myostatin, MSTN) をTALEN法で失活させた。ふつうのブタのゲノムとの違いは数塩基対の欠失または挿入が起こっているだけである。Belgian blue cattleは筋肉の量が多いことで高い評価を得ているウシの品種だが、従来型の育種で出来上がったものである。このウシにはMSTN遺伝子に突然変異が入っている。したがって、中韓グループが作ったブタは従来型の育種の過程でいずれ見出された可能性がある。但し、この従来法では相当な時間がかかる。

ここで重要なのは、このブタの品種はBtナスのように本来持っていなかった遺伝子が導入されたわけではない。したがってこのようなブタは“異物”を体内で作るわけではない。安全性については従来法の育種で得られたものと同等と考えざるを得ない。操作の過程で偶発的に起こりうる予期していないゲノムの傷の可能性は次世代シークエンシングのデータを精査すれば排除できる。

今後このような作成原理に基づいた安全性の評価体系を作ってゆく必要があると思われる。
さて日本の対応は？

“Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes”（読書ノート）【５】：衝撃のあとがき

終わりまで読み進んできて、Pääboがいかに貪欲に分子人類学を切り開いてきたかがわかる。本書で印象的なことは著者の過剰なまでのストレートさだ。実際Pääboは自らの研究の道のり、さらには自らのプライヴァシーに至るまできわめて率直に語っている。こうした率直さは本書の大きな魅力である。

Pääbo自身の研究もさることながら、彼によって確立された分子人類学は大変なスピードで進歩している。すでにネアンデルタール人のゲノム情報はデータベース上にあるので、誰でもその配列を調べることができる。パーボは終章の近くで、ヒトを特徴付けるゲノム上の配列は何かと考える。

考古学的証拠から、ネアンデルタール人が既に道具を使っていたことがわかっている。ところが同じ時間単位でみると、ヒトの道具は著しく進化しているのに、ネアンデルタールの道具は全くといっていいほど進化が見られない。この程度（数万年）の時間単位で劇的な生物学的な進化（すなわち塩基置換に基づく脳機能の進化）が起こったとは考えられないので、このヒトにおける道具の進化とは世代を越えた道具に関する知恵が蓄積されたのであろうと推定される。すなわち”文化”の成立である。“文化”とはヒトとそれ以外を分ける重要な性質であろう。（但し、道具を使う”文化”の萌芽はサルにも認められるが。）

このようなヒト特有の性質を支配する遺伝子を特定することに興味が向くことはごく自然である。ヒトの高度の文化を支えるものは言葉である。FOXP2遺伝子はヒトの言語障害の患者で突然変異が認められ、言語機能に重要な役割を果たしていると考えられている。FOXP2タンパクのアミノ酸配列をヒトと類人猿で比較してみたところ、ヒト特有の配列があることがわかった。ちなみにネアンデルタール人のFOXP2はヒト型である。PääboらはマウスのFOXP2タンパクを調べたところ、ヒトタンパクと相当の類似性が認められた。そこでヒト特有の配列になるように遺伝子を改変したマウスの作出を試みたのだ。

この研究は早くも2,009年のCellに掲載されている [Enard et al., 2,009]。このマウスの解析は引き続き行われ、本書の原稿が書かれた後にも継続されている。昨年PNASに発表された論文では、このヒト型FoxP2を持ったマウスは学習能力と線条体の可塑性が向上していたという [Schreiweis et al., 2,014]。著者らの結論は、ヒト型FoxP2の進化がヒトの持っているdeclarative and procedural learningの能力の獲得に寄与したとする。この結論を額面通りに受け取るならば、ヒト型FOXP2の獲得がヒトの持っている特徴のかなりの部分を決定していることになる。（私はこのような神経学的解析には疎いので細部に対する論評は控える。また、ネアンデルタール人もヒト型FOXP2を持っているのでこの遺伝子の違いがヒトとネアンデルタールの違いを説明することにはならないと思うが。）

普通の研究者の発想では次の作業仮説として、“ではこのヒト型FOXP2をチンパンジーで発現させてやれば類人猿からヒトへの進化を直接再現できるではないか？”と考える。これは既に実験人類学と呼ぶべきものである。

この点HarvardのGeorge Churchはまことに大胆な提案をしている。ヒトとネアンデルタールで異なる配列はわかっているので、ヒトのゲノム上で当該遺伝子をネアンデルタール型の配列に換えてやったヒト胚からネアンデルタール人を作出すれば良いというのである。このための費用すら算出してあり、3千万ドル（現在のレートでは約36億円）で可能であると言っている。この金額はかなりいい線をいっていると思うが、無茶な話である。ヒト胚がだめならチンパンジーの胚を使えば良いとまで言う [Regenesis]。実験の成否に関わらず、生まれてきたヒト（またはヒトもどきの）の“人権”はどうなるのであろうか？

余談ながら、我々はこのような貪欲な研究者の欲求をどのように見守るか、幅広い分野の人々の議論とコンセンサスが必要である。既に最近胚操作を施したヒトの実験が中国で行われ、このため多くの研究者が自主的にこの問題に対処するための議論の場を設けようとしている [Cyranoski and Reardon, 2,015]。さらに研究予算を出すNIHはこの問題への対処方針を公表している。この辺りは素早い。しかし中国の研究をNIHがコントロールすることは不可能だ。かつて遺伝子組換えが登場してきたときに開催されたアシロマ会議の胚操作版である。 アシロマ会議から40年、組換えDNA実験が“怪物”を生み出すことはなかった。しかしそれは研究対象の生物がヒトや類人猿ではなかったからである。時代は変わりつつある。

このような最近の研究の進展については本書のわずか３ページのあとがきに記載されている。

前に述べたように、本書は著者が驚くべき率直さで記述しているので読み進めるごとに感銘を受ける。英語も平易なので幅広い読者に勧められる。28ドルは安い買い物だ。忙しい方はこのあとがきだけでも読むことをお勧めする。

"Neanderthal Man: In Search of Lost Genome"（読書ノート）：【４】デニソヴァ人、新たな旧人の発見

ネアンデルタール人に次いで、シベリアの洞窟（デニソヴァ洞窟）で発見された骨から抽出されたDNAからmtDNAの完全配列を決定した [Krause et al., 2,010]。この論文は史上初めてゲノム塩基配列から新たな旧人が記載されたケースとなった。この洞窟で発見されたのは臼歯と骨の小片の二点のみであったが、思いのほか保存状態が良く、現代人のDNAによる汚染の少ないDNAを得ることができた。

さらに核DNAの配列を決定した。その結果、デニソヴァ人は現代人よりもネアンデルタール人に近いことがわかった [Reich et al., 2,010]。したがってネアンデルタールとデニソヴァの共通の祖先の枝が現代人の祖先と別れた後に、これら二つが分岐したということになる。

Pääboらは既にネアンデルタールと人類の間で遺伝子交換があったことを発見している。そこで疑問はこのデニソヴァ人と人類とではどうか？である。期待通りというべきか、デニソヴァ人のDNAの痕跡もまた現代人のゲノム上に残されていることがわかった。しかし意外なことにそれはパプア・ニューギニア人のゲノム上に顕著に保存されていたのだ。その割合は4.8%という高い頻度であった。

奇妙なことに地球上の他の地域に住むどの人々もデニソヴァ人DNAの痕跡を持っていなかった。このパプア・ニューギニア人のデニソヴァ人DNAはデータベース上の多くの個人のゲノム情報でも確認された。一方デニソヴァ人のDNA自体にも、より古い時代の人類（おそらく原人）のDNAの痕跡も認められた。このような推定は既にネアンデルタール人のゲノム情報が揃っていたからこそ可能となったのだ。結局人類の祖先は、系統の分岐と交雑を繰り返しながら種を形成していったらしい。

このデニソヴァ人の発見の意味するところは大きい。その理由は、現生人類はアフリカで生まれた後に、ユーラシアに進出した。そこで行く先々で遭遇した近縁な人類？（旧人）と交わってそのDNAを受け入れた。おそらくその旧人集団の規模が小さい場合はその集団自体が交雑によって消滅したであろう。またある場合は人類との競合を避けて旧人はより条件のよくない場所への移動を強いられて、絶滅に至ったのであろう。絶滅危惧種の維持には地理的隔離が保たれることが必要であることは以前きわめて簡単に触れたことがあるが、ヒトの進化の過程はこのような地理的隔離と融合の繰り返しであったと思われる。

無論限られた骨とそこから得られたDNAからわかることには自ずと限界がある。しかし尾本恵市が述べているように、人類学というのは限られた情報をもとに想像力をもって人類のたどってきた道筋を探ろうとする学問である。ゲノム情報がわかっても、人類学のこの本質が大きく変わることはないのだ、というのが私の感想である。

 （続く）

"Neanderthal Man: In Search of Lost Genome"（読書ノート）：【３】核ゲノムから明らかになった旧人との交雑

核のゲノムの塩基配列が決定された結果、mtDNAではわからなかった事実が明らかとなった。厳密な統計処理の結果、現代人のゲノムの2％にネアンデルタールの配列が存在することが判明したのだ。例によって慎重なパーボは別のアプローチを取ることにした。ひと連なりのネアンデルタールの配列が、現代人のある人には存在し、他の人には無いということを示すことにしたのだ。つまりネアンデルタールに由来する多型の存在である。これらの作業の結果、ネアンデルタール人の遺伝子が現代人のゲノムに流入していることを示した [Green et al., 2,010]。mtDNAの最初の論文から13年が過ぎていた。

たいへん面白いことに、地球上の各地に存在するヒトのうち、アフリカ人のゲノム上にはネアンデルタール人由来のDNAはなく、それ以外のすべてのヒト、欧州、アジア、オセアニア、遠く西太平洋のイースター島に至るまで、人々はネアンデルタール人のDNAを持っていたのだ。

このようなデータから導かれる結論は次のようなものであった。アフリカで成立したヒトの一部の集団が、現在のパレスチナ付近を通ってユーラシア大陸に拡がった。このユーラシアに移動した直後にその付近にいたネアンデルタール人と交雑した。実際イスラエルにはヒトの遺跡とネアンデルタール人の遺跡が混在している。しかしヒト集団のうちネアンデルタール人と交雑してその遺伝子を受けたのは比較的少数で、ネアンデルタールの遺伝子は薄められることになる。結果2％の含量でネアンデルタール人の遺伝子を持った集団が成立し、これがユーラシア全域、さらには遠く南北アメリカ、オセアニアにまで拡がったとする。

"Neanderthal Man"から（筆者改変）

種が成立するためには地理的隔離がおこることで、それぞれの集団が独自の方向に進化する必要がある。これがヒトとネアンデルタールのような異なる集団を成立させた条件である。しかしこれら二つの集団の間で遺伝子の交換が行われたのでこれらを独立した種であると見做すのは難しい。いずれにしても、現代人はアフリカを出た後も移住した先に住んでいた類縁集団と交雑しつつ現代人としての種を形成していった可能性が分子生物学的に確認されることとなった。

研究の進展にしたがって、パーボはメディアに登場する回数が増えた。このヒトとネアンデルタールの遺伝子交換を記載した論文が出たときには、メディアのみならず一般の人々からも多数のメールを受け取ったという。その主なものは、“自分（男性）がネアンデルタールであったとは知らなかった。”、および“自分の夫（恋人）がネアンデルタールであったとは知らなかった。”といものであったという。

“ネアンデルタール人＝男“の図式である。

（続く）

"Neanderthal Man: In Search of Lost Genome"（読書ノート）：【２】闇実験、エジプトへの憧れから始まった古遺伝学

Pääboが研究で取り組みたかったこと、それはエジプト考古学であった。これは少年時代からの夢だったのだ。Pääboは医学部（スウェーデンの医学部は日本と同じで４年制）を終了した後、当時勃興してきた分子生物学の研究をするために、Uppsala大学のPer Petterssonの研究室でアデノウイルス抗原の細胞表面への表現に関する研究に従事することになる。この研究で 分子生物学的手法（大腸菌をベースにした遺伝子クローニング）に習熟したのだ。

ところが学位論文のための研究のかたわら、Petterssonの目を盗んでエジプトのミイラのDNAのクローニングとシークエンスの仕事に手を染める。これは最終的にPetterssonの承諾のもとに単独名でNatureに掲載される [Pääbo, 1,985]。この仕事がPääboの出世作となり、以後Pääboは現在に至るまで古遺伝学の分野で成果を上げていくことになる。Pääboの学位論文は当然アデノウイルスの仕事によるものであったが、彼を有名にしたのはこの“闇実験”であった。

PääboはUCバークレーのAllan Wilsonのもとでポスドクとなり、様々な絶滅動物の分子生物学研究に取り組んだ。Wilsonは前回紹介したミトコンドリア・イヴの論文の責任著者である。バークレーでは分子生物学の新兵器、PCRに習熟していた。その後、ミュンヘンの動物学研究所に職を得る。

ところが、Pääboの夢であったエジプト学の分子生物学的アプローチは挫折することになる。その理由はミイラからは汚染微生物由来のDNAが多く含まれること、さらに決定されたDNAの配列は汚染源である現代人のDNAとほとんど変わらないので解析が極めて困難であるという本質的問題点が出てきたのだ。そのためエジプト考古学の研究は放棄することになる。これはPääboにとって、それまでの人生で最大の挫折であった。

過去の人類のゲノム配列が現代人と十分識別可能であるためには、少なくとも３万年以上前に生息していた人類である必要がある。ネアンデルタールのDNAの研究はこうして始まった。最初はやはり汚染DNAとの闘いであった。さらにネアンデルタール人の骨から取れるDNAの収量が低いことも大きな問題であった。このような問題を克服して前回書いたようにmtDNAの一部の配列が決定されたのである。ネアンデルタール人のDNAは広い範囲に住んでいる現代人のmtDNAとはかなり異なる配列を示したので、欧州ではヒトとネアンデルタール人との交雑は起こらなかったと結論付けた。

しかしこの結論は決定的なものではない。ネアンデルタール人の女とヒトの男との間の子であれば、その子孫のmtDNAはネアンデルタール型である。逆の組み合わせ（ネアンデルタール男　x　ヒト女）ならばmtDNAはヒト型である。この場合、核のDNAは両者のシャッフルしたものとなる。したがって、この両者の間で生殖行動があったとするならば、その痕跡はmtDNAではなく、核（染色体）のDNAにその痕跡があてっもよい。mtDNAと核DNAではそのゲノムサイズが全く異なる（当然核の方が大きい）ので、より多量のDNAを骨から抽出する必要がある。

このためPääboはクロアチアで発掘されたネアンデルタールの骨を始め、新たな骨の入手を試みた。しかしすでにこの時点でmtDNAの論文が公表されていたので、研究者の間で骨の取り合いが始まっていたのだ。これを解決するために、Pääboはドイツの科学アカデミーとクロアチアのアカデミーとの共同研究を立ち上げて優先的に骨を利用する道筋をつけた。

が、すべての骨がDNA抽出に適しているわけではなく、かつPCRを基本とした塩基配列決定法にも限界があることは明白であった。そこでPääboはいわゆる次世代シークエンシング法（pyrosequencing）導入することを決意し、コネチカット州にある454 Life Technology社に配列決定を依頼して、ゲノム配列決定に取り組むことになる。Pääboは分子生物学の変遷に従って、常にその最先端にいた。

この塩基配列決定法は、最期の段階ではIllimuna社の装置を導入する。さらにビッグ・データの処理のために、国際的なコンソーシウムを結成して集団遺伝学の専門家をチーム内に抱えるにいたる。Pääboはこうした大型化した現代バイオサイエンスの流れをつくるために先陣を切っていたのだ。

こうした努力の結果、まずネアンデルタールのmtDNAの全領域が決定された [Green, et al., 2,008]。最初の報告から実に11年が経過していた。次いで核DNAの約60％が決定された [Green, et al., 2,010]。

（続く）

"Neanderthal Man: In Search of Lost Genome" by Svante Pääbo（読書ノート）：【１】分子人類学のパイオニア

Svante Pääbo については前回の尾本恵市の本の紹介のときにふれた [6/23/15]。本書は昨年出版されたパーボの自伝（"Neanderthal Man: In Search of Lost Genome", ISBN-13: 978-0465054954 ISBN-10: 0465054951）である。

本書の印象は？というと、面白かったの一語に尽きる。何がどう面白かったか、何回かに分けて書くことにする。

Svante Pääbo はドイツで活躍するスウェーデン出身の人類

学者である。発掘された化石やミイラからDNAを抽出し、その塩基配列を決定することによって進化を論じる分野を古遺伝学 paleogenetics という。Pääbo は古遺伝学の先覚者である。おそらく分子生物学による人類の起源に関する研究では史上最大級の貢献をした人物だと思う。優れた科学者の自伝がある研究分野の歴史そのものであることが多いが、この "Neandertal Man" も例外ではない。

Svante Pääbo はスヴァンテ•パーボと呼ぶ。äはドイツ語的には“エ”に近いのだが、スウェディッシュでは口を大きく開けた“ア”になるらしい（と職場のスウェーデン人に教わった）。但しこれは母親の姓で、母はエストニア人である。両親は幼いときに離婚したので Pääbo は父親のことをほとんど知らないという。父親はプロスタグランディンの発見で 1,982 年のノーベル医学生理学賞を受賞したスネ・ベリストローム Sune Bergström である。母親も生化学者である。したがって、Pääbo は実の父親のことをほとんど知ることなく育ったが、血統的には科学者のサラブレッドというにふさわしい。実際本書を読み進めてゆくうちに、この人物がいかに研究の才能に恵まれているかがわかってくる。

回想はミトコンドリア DNA（mtDNA）断片の塩基配列決定から始まる（第一章）。この DNA はネアンデルタール人の骨から抽出されたのだ。ラボでこの仕事に取り組んでいたポスドクの電話で夜中に呼び出される 。学校で習うとおり、ミトコンドリア DNA は染色体 DNA とは異なり、母親のみから受け継がれる。したがって、染色体 DNA とは異なり減数分裂の時の父方、母方の間でのシャフリングがおこらない。ふつう博物館の標本はその採取の過程でヒト（研究者や作業者）の DNA で汚染され、かつ汚染した DNA のほうが質的、量的に勝ることが多い。このような状況でネアンデルタール人のDNAを同定するためにはコピー数の多いmtDNAを検出するのが得策だと考え、PCR でヒトのmtDNA をプライマーにしてネアンデルタールのmtDNAの増幅を試みたのだ。

このとき既に、Rebecca Cann、Allan WilsonらによるミトコンドリアDNAの解析により、すべての現生人類のmtDNA はたった一人のアフリカにいた女性に由来すると考えられていた（この女性をミトコンドリア•イヴと呼ぶ）。このミトコンドリア・イヴから始まった人類は世界各地に拡散したというのだ (Cann et al., 1987)。Pääbo らの決定したネアンデルタールに由来する（とかなりの確立で推定される）mtDNA の配列は、379塩基付中28カ所にわたって現生人類のものとは異なっていた。これに対してかなり広範囲（アフリカ、アジアを含む）の現生人類のミトコンドリア DNA 同士では、同じ領域で僅か４箇所しか違いがなかったのである。それでこれをネアンデルタール人特有の配列と断定したのである。

Pääbo の真骨頂はこの後の作業である。実験研究に 従事している方にはおなじみだと思うが、科学的事実はただ一回の実験結果で確定するわけではない。その結果の解釈が正しいとするための確認実験、対照実験とさらにそれらの繰り返し実験を行うわけである。いわゆる良い科学雑誌はそのような“押さえの”データを大量に要求するのである。そのことは昨年報道された日本での科学不正（に分類される）事件の報道で一般にも多少は認識されたかもしれない。ともあれ、Pääbo らは一連の“押さえ”の最後の決定打として、同じ結果が他のラボの独立した実験で確認されるという事実を加えることにした。この確認実験は別の実験者によって採取された同一個体のネアンデルタール人の骨から米国の研究室（ペンシルバニア州立大）で行われた。

研究は1,997年にCell 誌上に発表された (Krings et al., 1997)。

この発見で重要なことは、mtDNA で見る限りネアンデルタール人は現代人とは明らかに異なっていたことである。ネアンデルタール人の骨は主に欧州で発掘され、アフリカでは発見されていない。ネアンデルタール人と現生人類は数万年前、ともに欧州に住んでいながら異なる起源を有していたわけである。データそのものはとても小さなものだが、“人類アフリカ単一起源説”を支持するものであった。もしネアンデルタール人を含む人類の祖先と思われる人々と他の我々の祖先が各地で交雑してるならば、現生人類のDNA中にネアンデルタール人の配列が見出されるはずである。つまり現生人類のゲノム配列には地域的な特徴が現れるはずであり、欧州におけるその特徴はネアンデルタールのDNAの残存である。しかしデータの示す答えは”否”であった。

私はここに優れた科学の特徴のひとつの典型をみる。科学的営為とは、でき限り少ない労力で学説を覆したり、新たな理論の可能性を見出そうとすることなのだ。すなわち先駆的研究は常に一点突破なのである。このPääboの研究で否定されようとしていた学説は、“人類の多起源説”であった。

（続く）