ヒト胚のゲノム発現を活性化する重要な転写因子（Oct-4）を発見

科学誌Cellの2018年3月22日号に掲載された論文によると、非常に初期の段階のヒト胚でヒト発生の謎を解明するのに一歩近づく、ヒト胚の遺伝子発現を活性化させる重要なファクターを中国の科学者が明らかにした。この論文は、「ヒト初期胚のクロマチン・アクセシビリティの状況と進化との関連（Chromatin Accessibility Landscape in Human Early Embryos and Its Association with Evolution.）」と題されている。

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ヒトの生命は受精卵から始まる。 しかし、受精後の最初の2日間は、ヒト胚で遺伝子発現はほとんどなかった。 これまでゲノムがどのように活性化し、初期胚で遺伝子発現を開始するのか、科学者は知らなかった。

「遺伝子発現を活性化するものは何か？このパズルは世界中の科学者を悩ませています。私たちはこれを最初に見つけました」と、この論文の上級著者であるLiu Jiang博士は述べている。 ヒトが成長する間、適切な時と場所で異なる遺伝子が発現されなければならない。

DNAに保存されている遺伝コードは、遺伝子発現によって「解釈」され、これにより個体の特徴が生じる。
中国科学アカデミー（CAS）の北京研究所のLiu博士主導のチーム、Shandong大学・繁殖医学センターのChen Zijiang博士、Guangzhou医科大学のLiu Jianqiao博士のグループは、転写因子であるOct-4が接合体のゲノム発現を活性化するのに重要な役割を果たすことを見出した。

最初の2日間で、ヒト接合子が3度の細胞分裂の後、8つの細胞に成長する。 胚に8個の細胞があると、十分な量のOct-4が生成され、これがDNAと直接結合して遺伝子発現を切り替えるのだろう、とLiu博士は述べた。


この研究では、ゲノム活性化が特定の配列に従うことも明らかになった。 「古い遺伝子は通常、初期胚で発現し始め、後期に行くほどより若い遺伝子が発現する」とLiu博士は語った。

ヒトは2万以上の遺伝子を持っており、長い進化の過程を反映している。 いくつかの遺伝子は、地球上の生命の始まりに由来する非常に古い遺伝子である。 哺乳動物に由来するものもあれば、若いものもある。ヒトだけに由来するものは最も若い遺伝子と言える。

「初期の発達段階では、より多くの生命種が共有する遺伝子が必要であるため、より古い遺伝子の発現は初期の胚段階で起こることがわかった」とLiu博士は述べた。

しかし、ヒトゲノムが古い遺伝子と若い遺伝子とをどのように区別するかはまだ不明であり、さらなる研究が必要である。

この研究では、DNAエレメントの一種であるトランスポゾンが初期のヒト胚において非常にアクティブであることも明らかになった。これは進化の引き金となるかもしれない。
「これらのトランスポゾンは、ゲノム中のある位置から別の位置にジャンプし、DNA変異を導入することができる。それらは初期胚においてのみアクティブであるが、分化した組織では活性がないので、それらの移動によって引き起こされる突然変異は、生殖細胞系に移され、そして次の世代に引き継がれる」とLiu博士は述べた。
「DNA変異が進化を促すので、これらの活性トランスポゾンはヒトの進化に大きな影響を与えると我々は信じている」と彼は語った。

この研究に先立ち、この研究における主なハードルは、実験のためのヒト胚の数が限られていたことである。 同様の研究では通常、数百万の動物胚を消費するが、非常に多くのヒト胚を獲得することは不可能で倫理的でもなかった。
「我々は、実験方法を最適化して、非常に少数のヒト胚でアッセイを実施できるようにした。」とLiu博士は語った。
この論文によると、科学者たちはわずか50〜100個の細胞しか使用しなかった。これらの細胞はすべて、ドナーカップルからの書面による同意を得て体外受精されたものだった。


【BioQuick News：Chinese Scientists Find Key Transcription Factor (Oct-4) Activating Genome Expression in Human Embryos; Ancient Genes Are Expressed First; Transposons Very Active in Early Embryos】

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