精密編集技術を用いたヒト胚発生の研究でマスター遺伝子が明らかに

科学者たちは、極めて精密なゲノム編集技術であるベース編集を初めてヒト胚の研究に用い、遺伝子機能を研究しました。彼らは、NANOGという遺伝子が将来の身体を胚から形成するために不可欠であることを発見しました。 ベース編集は、約30億塩基対からなるヒトゲノム全体で、単一のヌクレオチド塩基対を別のものに正確に変更することができます – これは驚異的な偉業です。 キャシー・ニアカン氏 ケンブリッジ大学トロホブラスト研究センター（Loke Centre for Trophoblast Research）のリード研究によると、ゲノム編集技術を用いてヒト胚細胞の単一遺伝子を改変し、初期ヒト発生を前例のない詳細さで研究することが可能になりました。 このベース編集と呼ばれる技術は、ゲノム編集技術CRISPR/Cas9のより精密なバージョンです。これは、約30億塩基対からなるヒトゲノム内のDNAの基本構成要素である単一のヌクレオチド塩基対を変更することができます。 ベース編集を用いて、研究者たちは非常に初期段階のヒト胚でNANOGという遺伝子をブロックし、初期胚の細胞が後に身体を形成するエピブラストと呼ばれるより専門化された多能性細胞に発達できないことを発見しました。 この結果は、ヒト胚発生におけるNANOGの重要な役割を明らかにし、科学者が受精後の最初の数日間でヒト胚がどのように発生するかをより良く理解するのに役立ちます。 NANOGがない場合でも、後に胎盤や卵黄嚢（発生中の胚をサポートする組織）になる細胞は形成されることができました。 ヒト胚のベース編集は以前にも報告されていますが、この技術がヒト胚の遺伝子機能の研究に使用されたのは今回が初めてです。この結果は、この技術の極端な精度が、より広く使用されているCRISPR/Cas9の別のバージョンで発生する可能性のある意図しない染色体異常のリスクを低減することを示しています。 NANOGのようなヒト発生に必要な遺伝子の役割についてより理解することは、将来的には体外受精（IVF）の成功率を向上させ、初期の妊娠喪失をより良く理解するのに役立つ可能性があります。 ベース編集は、将来的には、嚢胞性線維症やハンチントン病のような、壊滅的な遺伝性疾患の原因となる特定の遺伝子をヒト胚で編集し、将来の世代に疾患が遺伝するのを防ぐために使用される可能性もあります。しかし、これは現時点では英国では法的に許可されていません。将来的な臨床応用には、広範な安全性試験、技術のさらなる開発、そして広範な公衆の議論と支持が必要となるでしょう。 「ベース編集は、意図しない染色体エラーを引き起こすリスクがはるかに低いため、従来のCRISPR/Cas9に対する重要な進歩です。ベース編集は、約30億塩基対からなるヒトゲノム全体で、単一のヌクレオチド塩基対を別のものに正確に変更することができます – これは驚異的な偉業です」と、研究を主導したケンブリッジ大学トロホブラスト研究センターのキャシー・ニアカン教授は述べています。 彼女はさらに、「私たちの結果は、NANOG遺伝子が多能性細胞、つまりヒト発生の根本的に重要な構成要素の発達にとって極めて重要であることを示唆しています」と付け加えました。 多能性細胞は、身体のあらゆる種類の細胞に発達することができ、薬物試験から疾患モデリングまで、生物医学研究で広く使用されています。多能性を持つヒト胚性幹細胞は、NANOG活性化レベルが高い発生中の胚の一部から生じます。これが、NANOGがその生成において重要な役割を果たしていると科学者が疑う原因となっています。 「ベース編集の精度は、以前世代のゲノム編集技術からの大きな一歩です。これにより、より高い信頼性で初期ヒト発生を研究することができます」と、ケンブリッジ大学トロホブラスト研究センターの研究員で、この研究の筆頭著者であるオリバー・バウワー博士は述べています。彼はさらに、「NANOGのような遺伝子が多能性細胞の発達をどのように制御するかを特定することで、生物医学研究のための幹細胞システムをより予測可能で信頼性の高いものにすることができます」と付け加えました。 拡大表示：受精後1週間のベース編集ヒト胚の発達 ヒト発生は必ずしもマウスの設計図に従わない 数十年にわたる動物研究、特にマウスでの研究は、NANOGを初期発生において主要な役割を果たす可能性のある遺伝子として特定するために不可欠でした。しかし、この研究は、NANOGがヒトとマウスの胚で同じように機能しないことを示しています。以前のマウス研究では、NANOGの喪失はエピブラストと卵黄嚢（発生中の胚をサポートする組織）の両方を混乱させました。このヒト胚の研究では、NANOGの喪失は主にエピブラスト、つまり将来の身体を形成する細胞系列に影響を与えました。 これまで、従来のCRISPR/Cas9のような利用可能なゲノム編集技術はDNAに過度の意図しない損傷を引き起こすため、ヒト胚におけるNANOGの機能を直接調査することは不可能でした。この研究は、ヒト発生を直接調査することの重要性を強調しています。 「マウス胚の発生におけるその重要性を考えると、NANOGという遺伝子がヒト発生において非常に重要な役割を果たすと予測していました。しかし、私たちが発見したのは、NANOGがヒトではマウスとはいくらか異なる機能をするということです。これは、この遺伝子の役割に関する私たちの仮定が種を超えてそのまま当てはまるわけではないことを意味します」と、研究に関わったケンブリッジ大学トロホブラスト研究センターの研究員、カタリナ・ハラシモフ博士は述べています。 倫理的および法的遵守 研究に使用された胚、卵子、精子は、体外受精治療を受けたカップルから提供された未使用のサンプルでした。ほとんどの提供者は家族を完成させており、余剰の胚、卵子、または精子を研究に使用してもらいたいと考えていました。胚は受精後最大6.5日間のみ培養され、その後、自然消滅させられました。 この研究は、英国政府の独立規制機関であり、生殖医療および研究を監督するヒト受精・発生庁（HFEA）の研究ライセンスおよび厳格な規制監督の下で行われました。この研究は、ニューカッスルおよびノース・タイヤサイド研究倫理委員会の審査と承認も受けています。この研究は本日、学術誌Natureに掲載されました。ケンブリッジ大学トロホブラスト研究センターの科学者たちが、Monash University、Newcastle University、Broad Institute of Harvard and MIT、Francis Crick Institute、MRC Laboratory of Molecular Biologyの同僚、およびBourn Hall Clinic、Newcastle Fertility Centre（Newcastle Hospitals NHS Foundation Trustの一部）、Assisted Reproduction and Gynaecology Centre、Create Fertility、Centre for Reproductive and Genetic Healthの臨床協力者との協力により実施されました。 この研究は主にWellcomeからの資金提供を受け、英国医療研究評議会（UK Medical Research Council）およびCancer Research UKからの追加支援を受けました。 参考文献：Bower, O.J. et al: ‘Base editing reveals an essential role for NANOG in human embryogenesis.’ Nature, June 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10792-1 Q&A エピブラスト、卵黄嚢、胎盤とは何ですか？ エピブラストは、初期ヒト胚における多能性細胞層であり、ヒト身体のすべての組織の起源となります。卵黄嚢は胚に栄養を供給し、母体と胎児の間でガスを循環させ、重要な構造（臍帯など）に発達する細胞を生成します。妊娠初期（多くの妊娠合併症が出現する時期）には、卵黄嚢は後に胎盤が担う役割を果たします。体外受精治療において、この期間中の健康な卵黄嚢は、妊娠成功の最も強力な予測因子です。 胎盤は、妊娠中に子宮内に発達する一時的な器官であり、発達中の胚を母体の子宮に接続し、生命維持システムとして機能します。 多能性細胞とは何ですか？ 胚の多能性細胞は、あらゆる種類の専門化された体細胞に分化する能力を持つ幹細胞を確立するために使用でき、疾患モデリングから生物医学研究まで広く使用されています。