科学者たちは約1,000個の胚の遺伝子検査を実施し、ほぼ半数が受精後に発生した遺伝子エラーにより発育が停止していることを発見し、体外受精と自然妊娠の課題に光を当てた。研究によると、これらの遺伝的エラーを理解し、体外受精のプロセスを潜在的に変えることで、体外受精の治療を改善できることがわかっています。
科学者たちは、約1000個の胚に対して遺伝子検査を実施することにより、体外受精後のヒト胚の運命について、これまでで最も詳細な分析を実施した。
研究された胚のほぼ半数は、発生初期の遺伝的エラーにより発育が停止していた。これは、不妊治療が変化するにつれて、より多くの体外受精児が生まれる可能性があることを示唆する明らかな洞察である。
発育が停止した胚からのデータを独自に組み合わせることで、自然妊娠の初期段階に新たな光を当てることもできます。
著者のジョンズ・ホプキンス大学生物学助教授ラジブ・マッコイ氏は、「これは自然妊娠の際にも起こっているのではないかと考えた。そのため、妊娠までに平均で数カ月以上かかるのである」と述べた。 「非常に驚くべきことは、これらの胚停止のほとんどが卵子形成中のエラーではなく、受精後の細胞分裂中に発生したエラーから生じたということです。これらのエラーが卵子に由来していないという事実は、おそらく体外受精の実施方法を変えることでこれらのエラーを軽減できる可能性があることを示唆しています。」
この研究は最近、『Genomic Medicine』誌に掲載されました。
ジョンズ・ホプキンス大学と英国ロンドンのウィメンズクリニックの研究者らは、受精から数日以内に発育しなかった体外受精胚と生き残った胚を比較し、遺伝的な違いを探した。
「遺伝子検査は通常、どの胚を子宮に移植するかを決定するために、生き残った体外受精胚に対してのみ行われます」とマッコイ氏は述べた。 「しかし、生物学的な観点から見ると、これらの胚が生き残る理由を理解したいのであれば、他のすべての胚も同様に検査する必要があります。」
今回の研究結果は、細胞分裂を制御するために母親の遺伝物質が卵にあらかじめ組み込まれていると、一部の胚が正常に成長し始めるが、その後、胚の遺伝子が引き継ぐと、どのようにして成長が鈍くなり、停滞するのかを明らかにした。
一般的な異常な細胞分裂のタイムラプス クリップ。胚は単細胞の原生動物から (2 つではなく) 3 つの細胞に直接分裂します。新しい研究は、この異常な分裂が染色体異常や胚停滞と密接に関係していることを示しています。写真提供: クリスチャン・オットリーニ
ヒト細胞は通常、各親から 23 本ずつ、計 46 本の染色体を受け取ります。研究チームは、生存能力のない胚は最初は46本の染色体セットを持っているが、細胞が分裂するにつれて染色体の数が変化することを発見した。
「そもそも、余分な染色体が欠落していても問題ではありません。母体の機構が制御を握っているからです。胎児のゲノムのスイッチが入ったとき、それが問題が起こるときなのです」とマッコイ氏は言う。
ヒトの胚では、発生初期に異常に高い染色体の増減率があり、これを異数性と呼びます。科学者たちは、体外受精胚をスクリーニングすることによって数十年にわたり異数性を研究しており、これらのエラーがヒトの妊娠不全の原因であることを明確に認識しています。異数性は他の多くの種ではまれであるため、これらの発見は、なぜヒトで流産や流産が非常に多いのかを説明するのに役立ちます。
異数性は、人間のあらゆる世代で起こる非常に強力な自然選択の一例です。これは人間の生殖と発達の単なる特徴かもしれませんが、体外受精にも影響を及ぼします。したがって、長期的には、遺伝子検査を改善し、体外受精の結果を改善したいと考えています。
研究者らは、染色体の起源を追跡し、異常な細胞分裂が母方遺伝または父方遺伝に関連しているかどうかを確認するために、捕らえられた胚の特定の細胞に対してさらなる検査を実施する予定である。彼らはまた、胚の培養皿の化学組成などの要因が胚の生存の可能性を高めることができるかどうかをよりよく理解したいと考えている。
共著者でロンドン・ウィメンズ・クリニックの生殖医療コンサルタント、マイケル・サマーズ氏は、「胚の受精停止のメカニズムをさらに理解することで、こうした問題の多くを修正できるかもしれない。問題は、一般的に使用される培地の化学反応によってすべての胚が成長するわけではなく、異常な細胞分裂が卵子や初期胚へのストレスによって引き起こされ、染色体異常に関連した異常分裂を引き起こす可能性がある」と述べた。