私たちの体の中には、時間の経過を刻み込む「隠された時計」が存在します。これまで科学者たちは、老化の物語はDNAに刻まれる傷、すなわち遺伝子変異によって書かれると考えてきました。しかし、もしその物語が、もっと繊細な「記憶」――細胞が世代を超えて受け継ぐ微細な化学的マーカー――にも記録されているとしたらどうでしょう？今回、そのエピジェネティックな記憶をかつてない解像度で読み解き、血液がどのように年を重ねていくのかを明らかにする、画期的な技術が開発されました。
2025年5月21日付の科学誌『Nature』に掲載されたオープンアクセスの研究、「Clonal Tracing with Somatic Epimutations Reveals Dynamics of Blood Ageing（体細胞エピ突然変異を用いたクローン追跡は血液老化のダイナミクスを明らかにする）」は、マウスとヒトの両方で血液幹細胞が年齢とともにどう変化するかを解読する、画期的なツールを発表しました。この研究は、アレホ・ロドリゲス-フラティチェリ氏（バルセロナ生物医学研究所、IRB Barcelona）とラース・ヴェルテン氏（ゲノム制御センター、CRG Barcelona）が主導し、EMBLハイデルベルク、シャリテ・ベルリン、オックスフォード大学、スタンフォード大学が貢献しています。その中核となるのが、自然に生じる体細胞エピ突然変異、特にCpG部位での確率的なDNAメチル化の変動を利用して、驚異的な解像度で血液細胞の祖先を再構築する、トランスジェニックフリー（遺伝子導入不要）の単一細胞系譜追跡法「EPI-Clone」です。このツールにより、科学者たちは遺伝子バーコードや遺伝子導入操作を一切必要とせずに、何万もの細胞を追跡できます。
自然のバーコードとしてのエピジェネティックな変動
DNAメチル化パターンは、長年、遺伝子制御の文脈で研究されてきました。しかし、この研究では、時間とともにランダムで遺伝可能なメチル化変化を蓄積する「静的なCpG部位」に焦点を当てています。これらの体細胞エピ突然変異は、細胞分裂を通じて保存される永続的なエピジェネティックな「傷跡」として機能し、各クローンを独自に標識します。
EPI-Cloneは、scTAM-seq（単一細胞標的メチル化解析）と組み合わせることで、細胞あたり約500のCpG部位を分析します。この手法は、以下の2つを区別します。
・動的なCpG部位（分化や細胞状態に関連）
・静的なCpG部位（クローンとして受け継がれるマーカー）
この二重の解析により、細胞のアイデンティティとその祖先の系統を同時に洞察することが可能となり、ゲノムを改変することなく造血の全歴史のマップを提供します。
LARRYバーコードを用いたマウスでの検証
その精度を評価するため、研究チームはLARRYレンチウイルスバーコードシステム（クローンの正解データを提供）で標識したマウス骨髄細胞でEPI-Cloneをテストしました。結果は非常に良好でした。
・調整ランド指数（ARI: Adjusted Rand Index）: 0.88
・曲線下面積（AUC: Area Under Curve）: 0.79
・シルエットスコア: 0.37
若いマウス（20週齢）ではクローンの多様性は高かったですが、老齢マウス（100週齢）では、少数のクローンが拡大するものの、分化能力が損なわれ、移植アッセイでの生着率が低い「オリゴクローナル優勢」が明らかになりました。これらは造血器の老化の特徴です。
ヒト骨髄へのスケールアップ：135,000以上の細胞をプロファイリング
次にEPI-Cloneは、16人のヒト骨髄ドナー（30～70歳）に適用され、CD34+造血幹細胞および前駆細胞を含む135,384個の単一細胞がシークエンシングされました。プロファイリングの対象は以下の通りです。
・448箇所の可変メチル化CpG部位
・クローン性造血（CH: clonal hematopoiesis）関連変異とリンクする147のゲノム領域（例：DNMT3A, ASXL1, PPM1D）
・男性ドナーにおけるY染色体喪失（LoY: Loss of chromosome Y）
隠れたクローンの発見：既知の変異を超えて
以前に報告された全てのCHクローンは、エピジェネティックなプロファイルによって正しく検出され、標的シークエンシングで確認されました。しかし、それらに加えて、既知のドライバー変異を持たない67個の新たなクローン性増殖が同定されたのです。
これらの変異を持たないクローンも、以下の特徴を示しました。
・骨髄系への分化バイアス
・リンパ系および骨髄系の両方での持続
・骨髄空間における優勢な占有
定量的データ：
・CHクローン細胞の78.8%がドライバー変異を保有
・非CHクローン細胞の95.4%は変異を持たない
DNMT3A変異（例：C666Y）を持つ一部のクローンは、クローン内でエピジェネティックな多様性を示し、クローン進化が進行中であることを示唆しました。これらの発見は、遺伝的変異だけでなく、エピジェネティックな変動と選択だけでも、加齢に伴うクローン優勢が引き起こされる可能性があることを示しています。
マルチモーダル統合：RNAとミトコンドリアの系統
著者らは、scTAMARA-seqプロトコルを介してscRNA-seqを統合し、遺伝子発現とメチル化を組み合わせました。ドナーX.1では、初期の骨髄系バイアスがTAL1、CEBPA、SLC40A1、CDC45の遺伝子活性と相関していました。
さらに、ミトコンドリアDNA（mtDNA）のバリアントも並行して追跡されました。一部のクローンはEPI-Cloneの結果と一致しましたが、他は異なっており、エピジェネティックな系統とミトコンドリアの系統が部分的にしか重複しないことを浮き彫りにしました。
臨床応用と将来へのインパクト
EPI-Cloneは、老化や疾患研究において強力な応用への扉を開きます。
・ヒト骨髄における非侵襲的なクローンモニタリング
・クローン性造血や前白血病状態の早期発見
・遺伝子治療や幹細胞移植の安全性モニタリング
・固形組織や異種間比較のためのカスタムCpGパネル
EPI-Cloneの遺伝子導入不要な設計は、特に侵襲的な遺伝子編集が不可能な臨床や規制の現場にとって理想的です。
限界と今後の方向性
いくつかの限界点も挙げられます。
・細胞集団の1%未満のクローンに対する感度の低下
・組織や種ごとに最適化されたCpGパネルの必要性
・マルチオミクス統合における解釈の複雑さ
それにもかかわらず、EPI-Cloneは、純粋に内因性の生物学に基づいて、ヒトやモデル生物における系統再構築のための堅牢で拡張性のあるプラットフォームを提供します。
結論：老化のメチル化記憶を読む
この研究は、パラダイムシフトをもたらします。血液の老化は、単に遺伝子変異に書かれているだけでなく、メチル化にも刻まれているのです。これらの分子的な傷跡を解読することで、EPI-Cloneは、私たちが年を重ねるにつれて幹細胞がどのように適応し、持続し、あるいは機能不全に陥るのかを明らかにします。
これは私たちの生物学的歴史を覗き込むレンズであり、早期診断、個別化されたリスク予測、そしていつの日か、老化する血液システムを若返らせる介入法を導くものかもしれません。
画像：メチル化されたDNA分子の表現。2つの白い球はメチル基を表す。これらはDNA配列の一部である2つのシトシンヌクレオチド分子に結合している。
