失った視力を取り戻す鍵は「カタツムリ」に？眼を完全再生する驚異の能力から学ぶ再生医療の未来
一度失われると二度と元には戻らない、複雑でかけがえのない人間の眼。しかし、淡水に生息するリンゴガイ（apple snail）は、私たちと非常によく似た構造の眼を持ちながら、それを完全に再生させる驚異的な能力を持っています。
この不思議な能力の謎を解き明かし、将来的には人間の視力回復に応用することを目指しているのが、カリフォルニア大学デービス校 分子細胞生物学部の助教、アリス・アコルシ博士（Alice Accorsi, PhD）です。2025年8月6日に『Nature Communications』誌で発表された新しい研究で、アコルシ博士はリンゴガイと人間の眼が、解剖学的にも遺伝的にも多くの特徴を共有していることを明らかにしました。このオープンアクセスの論文は、「A Genetically Tractable Non-Vertebrate System to Study Complete Camera-Type Eye Regeneration（カメラ眼の完全な再生を研究するための遺伝学的に扱いやすい非脊椎動物システム）」と題されています。
「リンゴガイは並外れた生物です」とアコルシ博士は語ります。「彼らは、複雑な感覚器官の再生を研究するまたとない機会を提供してくれます。これまでは、眼全体の再生を研究するための適切なモデル生物がいませんでした。」彼女の研究チームはまた、リンゴガイのゲノム編集技術も開発し、これにより眼の再生の背景にある遺伝的・分子的メカニズムの探求が可能になります。
カタツムリらしからぬ、驚異的な繁殖力
ゴールデンアップルスネイル（学名: Pomacea canaliculata）は南米原産の淡水性の巻貝です。現在では世界の多くの地域で侵略的外来種となっていますが、アコルシ博士によれば、この侵略性を高めているのと同じ特性が、実験室での研究に適したモデル生物としての価値を高めていると言います。
「リンゴガイは回復力が高く、世代交代が非常に速く、そしてたくさんの子どもを産みます」と彼女は述べます。
実験室での飼育が容易であることに加え、リンゴガイは人間と同じ「カメラ眼」を持っています。
カタツムリの再生能力は何世紀も前から知られており、1766年にはある研究者が、頭部を切断されたニワマイマイが頭全体を再生できることを記録しています。しかし、この特徴を再生研究に活用したのはアコルシ博士が初めてです。
「このことについて文献を読み始めたとき、なぜ誰も再生研究にカタツムリを使っていないのだろう？と自問しました」とアコルシ博士は言います。「おそらく、これまで研究に最適なカタツムリを見つけられていなかったからだと思います。他の多くのカタツムリは実験室での繁殖が困難であったり非常に遅かったりし、また多くの種は変態を経るため、さらなる困難が伴います。」
人間と同じ「カメラ眼」
動物界には様々な種類の眼が存在しますが、カメラ眼は特に高解像度の像を生成することで知られています。保護的な役割を持つ角膜、光を集束させる水晶体、そして何百万もの光を検出する視細胞を含む網膜から構成されています。このタイプの眼は、すべての脊椎動物、一部のクモ、イカやタコ、そして一部のカタツムリに見られます。
アコルシ博士のチームは、解剖、顕微鏡観察、ゲノム解析を組み合わせることで、リンゴガイの眼が解剖学的にも遺伝的にも人間の眼と類似していることを示しました。
「私たちは、人間の眼の発生に関与する多くの遺伝子が、このカタツムリにも存在することを示すために多くの研究を行いました」とアコルシ博士は言います。「再生後、新しい眼の形態と遺伝子発現は、元の眼とほぼ同一でした。」
眼が再生するプロセス
では、リンゴガイは切断後にどのようにして眼を再生させるのでしょうか？ 研究者たちは、そのプロセスに約1か月かかり、いくつかの段階を経ることを示しました。まず、感染と体液の損失を防ぐために傷が治癒する必要があり、これには通常約24時間かかります。次に、未分化な細胞がその領域に移動し、増殖を始めます。約1週間半の間に、これらの細胞は分化し、水晶体や網膜を含む眼の構造を形成し始めます。切断後15日目には、視神経を含む眼のすべての構造が存在しますが、これらの構造はさらに数週間にわたって成熟と成長を続けます。
「彼らが像を見ることができるという決定的な証拠はまだありませんが、解剖学的には、像を形成するために必要なすべての要素を備えています」とアコルシ博士は述べています。「カタツムリが新しい眼を使って、元の眼と同じように刺激を処理できることを示す行動アッセイを開発できれば非常に興味深いです。これは私たちが現在取り組んでいることです。」
チームはまた、再生プロセス中にどの遺伝子が活性化するかを調査しました。切断直後、カタツムリは正常な成体の眼と比較して約9,000個の遺伝子が異なるレベルで発現していました。28日後でも、再生した眼では1,175個の遺伝子が依然として異なる発現を示しており、これは1か月後には眼が完全に発達したように見えても、完全な成熟にはさらに時間がかかる可能性を示唆しています。
再生を司る遺伝子
遺伝子がどのように再生を制御しているかをより深く理解するため、アコルシ博士はCRISPR-Cas9を用いてカタツムリのゲノムを編集する方法を開発しました。
「特定の遺伝子を変異させて、それが動物にどのような影響を与えるかを見ることで、ゲノムのさまざまな部分の機能を理解する助けになります」とアコルシ博士は説明します。
最初のテストとして、チームはCRISPR-Cas9を用いて、カタツムリの胚でpax6と呼ばれる遺伝子を変異させました。Pax6は、ヒト、マウス、ショウジョウバエにおいて脳と眼の発達および組織化を制御することが知られています。人間と同様に、カタツムリも各遺伝子を両親から1つずつ、計2つのコピーを持っています。研究者たちは、リンゴガイが2つの機能しないpax6のコピーを持つと、眼を持たずに発生することを示しました。これは、リンゴガイにおいてもpax6が眼の初期発生に不可欠であることを示しています。
アコルシ博士は次のステップとして、pax6が眼の再生にも役割を果たすかどうかを検証する研究に取り組んでいます。これを明らかにするためには、研究者は成体のカタツムリでpax6を突然変異させるか不活性化させ、その後の再生能力をテストする必要があります。
彼女はまた、水晶体や網膜のような眼の特定の部分をコードする遺伝子や、pax6を制御する遺伝子など、他の眼関連遺伝子についても調査しています。
「もし私たちが眼の再生に重要な遺伝子群を発見し、これらの遺伝子が脊椎動物にも存在すれば、理論的には、それらを活性化させて人間の眼の再生を可能にすることができるかもしれません」とアコルシ博士は語りました。
本研究の共著者には、カリフォルニア大学デービス校のアスミタ・ガッタムラジュ氏（Asmita Gattamraju）、およびストワーズ医学研究所のブレンダ・パルド氏（Brenda Pardo）、エリック・ロス氏（Eric Ross）、ティモシー・J・コービン氏（Timothy J. Corbin）、メレイニア・マクレーン氏（Melainia McClain）、カイル・ウィーバー氏（Kyle Weaver）、キム・デルベンサル氏（Kym Delventhal）、ジェイソン・A・モリソン氏（Jason A. Morrison）、メアリー・キャスリーン・マッキニー氏（Mary Cathleen McKinney）、ショーン・A・マッキニー氏（Sean A. McKinney）、アレハンドロ・サンチェス・アルバラード氏（Alejandro Sanchez Alvarado）が含まれます。アコルシ博士は、2024年にカリフォルニア大学デービス校に着任する前、ポスドク研究員として在籍していたストワーズ医学研究所で本研究の大部分を実施しました。
