最小限の動物負担・施設の規模・労力・費用で遺伝子改変マーモセットを作製するには？

新潟大学は11月17日、マーモセット卵巣をマウスの腎臓被膜下に移植する異種間卵巣移植を行い、マウス体内で発育させた卵胞からマーモセットの卵母細胞を採取することに成功したと発表した。この研究は、同大脳研究所モデル動物開発分野・大学院生の平山瑠那（現・富山大学大学院生命融合科学教育部認知・情動脳科学専攻行動生理学講座・大学院生）と同研究所動物資源開発研究分野の竹鶴裕亮特任助教、同大名誉教授の﨑村建司博士、同研究所モデル動物開発分野の阿部学准教授、動物資源開発研究分野の笹岡俊邦教授、富山大学学術研究部医学系（大学院生命融合科学教育部 認知・情動脳科学専攻行動生理学講座）の高雄啓三教授らの共同研究グループによるもの。研究成果は、「Scientific Reports」に掲載されている。

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マーモセットは小型の霊長類で、一度の出産数が2～4頭と多く、他のサルと比較して妊娠期間が短いという特徴がある。これらのことから、マーモセットに遺伝子改変を施し、ヒト疾病等のモデル動物として用いようとする研究が医学薬学の各領域で進められている。遺伝子改変マーモセット作製のためには多くの卵子が必要となるが、メスからの採卵は長期的なホルモン投与と外科的手術を組み合わせた方法が主流で、動物の負担が大きいばかりでなく、動物の飼育・維持のための広い施設や多くの費用と労力が必要だ。

そこで研究グループは上記課題を解決し、小規模な動物実験施設でも遺伝子改変マーモセット作製に取り組めることを目指して研究開発を行った。

マーモセット卵巣組織片のサイズ調整で、マウス腎臓への生着を促すことに成功

研究グループはこれまで、実験死や病死により未利用なまま廃棄されてきたマーモセット卵巣をマウス腎臓に移植することで発育させ、胚生産可能な卵子を得ることに取り組んできた。

同手法の確立にあたり特に重要だった条件は、マウス腎臓へ移植するマーモセット卵巣組織片の大きさと、マウスに移植した卵巣から採取した卵母細胞の体外受精前の成熟培養時間の至適化だった。冷蔵輸送で分与されたマーモセット卵巣は、細切した組織片の状態で移植に用いるが、この組織片の大きさを調整することで組織片の腎臓への生着を促すことができたという。

培養時間の延長で受精率向上、卵子を着床可能な胚盤胞まで発生も可能に

移植後は卵巣を移植したマウスにホルモン投与を行い、マーモセットの卵胞発育を誘導する。その後、マウス腎臓で発育した卵胞から卵母細胞を採取し、体外で成熟させてから体外受精を行う。このとき、異種間移植ではない通常の動物個体から卵母細胞を採取したときよりも培養する時間を長くすることで、受精率を向上させることができたという。

また、同手法において卵巣保存から胚培養までの条件を細かく整えることで、異種間卵巣移植由来の卵子を着床が可能な段階である胚盤胞まで発生させることができるようになったとしている。このアプローチは、霊長類モデルの使用を通じて、遺伝子組換え研究や疾患モデルの進歩に貢献する可能性があり、ヒト以外の霊長類を用いたバイオテクノロジーの進展や、動物実験における3R原則の遵守に貢献するとしている。

ヒト疾患研究・実験動物福祉向上に加え、ヒト生殖補助医療発展にも期待

同手法を用いることで、小規模な研究施設でも比較的廉価に遺伝子改変マーモセット作製に着手しやすくなり、ヒト疾患研究の発展が加速されることが期待できる。また、卵子を取得するマーモセットの負荷を減らすことができ、実験動物の福祉の向上にも貢献すると思われる。そのためにも、今回生産に成功した胚が実際に産仔になることを確認し、遺伝子改変マーモセット作製への有用性を確かなものにする必要がある。

「本研究で得られた胚盤胞は、いまだ樹立が難しいナイーブ化ES細胞、つまり身体全ての細胞に分化できる細胞の樹立にも応用可能だ。さらに本研究で開発した胚操作技術は、ヒトの生殖補助医療の発展に貢献することも期待される」と、研究グループは述べている。（QLifePro編集部）