2009年、ブラジル農業研究公社（Embrapa）とブラジリア動物園は、少なくとも10,000種の植物種と800種以上の鳥類や哺乳類が生息する熱帯林や草原の生態系の信じられないほど多様なコレクションであるセラード—サバンナで、ロードキルや死亡した他の野生動物からの血液、精子、臍帯細胞の清掃と凍結を開始した。 標本は、他の種の中で、ブッシュ犬、襟付きアンティーター、バイソンと灰色のブロケット鹿から収集されました。
ブラジルの絶滅危惧種の野生生物の遺伝情報を保存することを目的としていた。 ある日、組織は、収集されたDNAを使用して絶滅危惧動物のクローンを作成し、人口の減少を促進することができるかもしれないと推論した。 これまでのところ、二つの機関は、少なくとも420の組織サンプルを収集しています。 今、彼らは繁殖とクローニング技術を向上させるために、これらの標本のDNAを使用する関連プロジェクトに協力しています。 現在のクローニングの技術によく知られた種を使用する時でさえ5%以下の平均成功率が、ある;野生動物のクローニングは成功した通常1%以下である。
ブラジルの新しい事業の間に生まれた動物は、ブラジリア動物園に住むだろう、とエンブラパの研究者カルロス-マルティンス氏は述べている。 野生動物の捕獲個体数を拡大し、彼と彼のチームは、動物園や研究者が彼らの本来の生息地からさらに多くの野生動物を取ることを阻止することを願 マーティンスと彼の同僚は、まだ彼らがクローンしようとする種を決定していないが、タテガミオオカミとジャガーは強い候補者です。 国際自然保護連合（International Union for Conservation of Nature）は、絶滅危惧種のレッドリストにおいて、両方の動物を「絶滅の危機に瀕している」と分類しており、「絶滅の危機に瀕している」”
多くの研究者は、現時点では、クローニングは実行可能または効果的な保全戦略ではないことに同意します。 まず第一に、いくつかの自然保護主義者は、クローニングは、多くの動物が最初に絶滅の危機に瀕している理由、すなわち狩猟と生息地の破壊に対処していないと指摘しています。 クローニングは、理論的には本当に絶望的な状況で助けることができる場合でも、現在のクローニング技術は、違いの多くを作るにはあまりにも非効 望ましい形質を複製するために何年もクローン化されてきた国内種、特に牛のクローン化と比較して、絶滅の危機に瀕している種のクローン化は、多くの理由ではるかに困難である。
クローニングに成功するには、一般的に少なくとも3つの必須成分が必要である：クローニングされる動物からのDNA、そのDNAを受け取る生存可能な卵、そ 多くの場合、何百もの胚および試みられた妊娠は少数のクローンを作り出すために必要です。 科学者は通常、絶滅の危機に瀕している動物の生殖生理学の理解が不十分であり、その種から十分な数の卵を抽出したり、その種の雌に頼ってクローン 法的保護は、絶滅危惧種をそのような手続きから排除することもあります。 これを補うために、研究者は絶滅危惧種のDNAを密接に関連する種の卵と融合させ、後者から母親を選択します。 このようなハイブリッド胚は、しばしば適切に発達しない。
彼らはこれらの問題を痛感しているが、マーティンスらは、世界中の他の数人の科学者と同様に、絶滅危惧種の野生生物の遺伝情報をアーカイブする努力は価値があると考えている。 一部の研究者は、クローニングは、将来的に保全のための有用なツールになることを楽観的に残ります。 楽観主義者は、密接に関連する国内種を使用して野生の哺乳類をクローン化する最近の成功、クローン胚の発達異常を予防するための改善された技術、新生児クローンのためのより良い新生児ケア、凍結組織由来の幹細胞によって可能になった体外受精を指摘している。
最初のクローン
1950年代初頭、フィラデルフィアのランケナウ病院研究所で、Robert BriggsとThomas Kingは、核移転として知られるプロセスを通じて、27匹の北ヒョウのカエルをクローン化することに成功した。 多くの場合、細胞のコマンドセンターと呼ばれる核は、ミトコンドリアという名前の豆形、エネルギー生成オルガネラ内のDNAを除いて、脊椎動物のDNAのほと ブリッグスとキングは、その核のカエルの卵を空にし、カエルの胚の細胞から核を吸い出し、空の卵にそれらの核を注入した。 卵の多くは、彼らの核DNAを寄付していた胚と遺伝的に同一であったオタマジャクシに開発しました。
1958年、当時オックスフォード大学のジョン-ガードンらは、完全に形成されたオタマジャクシの細胞から抽出された核DNAでカエルをクローニングした。 様々な異なる組織になるのに十分な遺伝的に柔軟である胚細胞とは異なり、オタマジャクシの細胞は”分化”されている—すなわち、それらが発現する遺伝子 Gurdonは、卵に移植すると、成熟した細胞からの核DNAが胚の細胞内のDNAの特徴的なより汎用性の高い状態に戻ることを実証した。 この画期的な進歩は、成人細胞からのDNAを使用してはるかに大きな動物をクローニングしようとする科学者を奨励しました。
1996年、スコットランドの研究者が女性フィン-ドーセット羊のクローンを作成しようとした。 彼らは彼女の乳房細胞から抽出された核を、別の羊の品種であるスコットランドのブラックフェイスから派生した約300個の空の卵に注入した。 これらの準備された卵のうち、科学者たちは30以上の胚を作ることができました。 これらの胚のうち、サロゲート-スコットランド-ブラックフェイスに移植された後に子羊に成長したのは そして、それらの子羊のうちの一つだけが成人期に生き残った。 研究者は彼女のドリーと命名した。
それ以来、何人かの生物学者は、特に数十または一握りの動物しか残っていない悲惨な状況では、クローニングが絶滅危惧種を救うのに役立つと繰り より小さく、より均質で、より近交系の集団であればあるほど、単一の有害な遺伝的突然変異または疾患に感受性が高くなります。 研究者が多くの異なる個人から保存されたDNAへのアクセス権を持っている場合、クローンは理論的には絶滅の危機に瀕している集団の遺伝的多様性 少なくとも、クローンは人口の減少を安定させる可能性があります。 そして、一部の研究者は、遺伝的に均質ではあるが安定した人口は絶滅よりも優れていると主張している。
クローン化の恩恵を受ける可能性のある種の一つは、アフリカ原産の北の白いサイである。 1960年には世界の北部のシロサイの人口は2,000人を超えていましたが、密猟は今日では11人に減少しています。 最後のカウントでは、3つの動物園に住んでいます—サンディエゴの2つとチェコ共和国の1つ—4つはケニアのOl Pejeta Conservancyに住んでいて、未確認の報告に基づいてまだ4つの個体が野生に住んでいるかもしれませんが、彼らは数年後に発見されていません。 飼育されている動物のほとんどは交配や不妊には興味がありませんが、2012年の夏には2匹のサイが交配しました。
今のところ、クローニングはシロサイや他の絶滅危惧種を助ける可能性は低い。 今日まで、絶滅の危機に瀕している動物のクローン作成の話は、いくつかの知名度の高い成功の一つであり、多くの失敗の一つです。 2000年代初頭から、ドリーを生産したのと同じ技術を使用して、研究者は、2001年にガウールとして知られているムフロン羊とウシ、2003年にバンテンと呼ばれる野生の牛の一種、2009年にピレネー ibexとして知られている野生のヤギ、2012年に野生のコヨーテを含む、いくつかの絶滅の危機に瀕している、さらには絶滅した哺乳類をクローン化している。 いずれの場合も、生存よりも多くのクローンが出生前に死亡した。
不一致
絶滅の危機に瀕した動物や絶滅した動物のクローンはすべて、さまざまな理由でさまざまな方法で死亡しましたが、それらはすべて一つの根本的な問題を共有していました—それらは対応する動物の正確なレプリカではありませんでした。 ほとんどの場合、研究者は絶滅危惧種のDNAを関連する国内種の卵と組み合わせています。 各代理母は、多くの場合、少なくともいくつかの妊娠、卵の数百を抽出する必要が戦略を達成するために、ハイブリッド胚の数十を移植されています。 ほとんどの絶滅の危機に瀕している動物の生殖生理学はあまり理解されていないため、研究者は、動物がいつ排卵し、どのように卵を獲得するのが最 いくつかのケースでは、法的保護は、絶滅危惧種から卵を収穫から科学者を防ぐことができます。 これらすべての理由から、彼らは代わりに、より身近な国内種に変わります。
ある種のDNAを別の種の卵に注入すること、さらには密接に関連したものであっても、代理母の子宮内では正常に発達しないことが多い異常な混 ハイブリッド胚は、クローン化された種の核DNAとドナー卵のミトコンドリア（mtDNA）DNAを持っています。 この不一致は、胚が発達するにつれて問題になる。 核DNAおよびmtDNAは一緒に働きます;それらは両方とも細胞が食糧からエネルギーを得る蛋白質のための遺伝の調理法を含んでいます。 ハイブリッド胚では、これらのタンパク質は常に適切に一緒に収まるとは限らず、細胞はエネルギーに飢えています。 さらに問題を複雑にすると、代理母は、胚の組織、特に胎盤の一部を外国人として認識するため、ハイブリッド胚を拒絶することがよくあります。
もう一つの問題―そして今のところ最も難治性である―は、核移植によって作られたハイブリッド胚が、ほとんどの胚のような遺伝的白紙状態ではな すべての脊椎動物は、ほぼすべてのタイプの成体細胞になることができる胚性幹細胞の中空ボールとして生命を開始する。 これらの幹細胞のそれぞれは、DNAとヒストン蛋白質の染色体タイトな束にパッケージ化されたまったく同じゲノムのコピーが含まれています。 胚が発達するにつれて、幹細胞は成人の形をとり始めます：いくつかは皮膚細胞、他は心臓細胞などになります。 異なるタイプの細胞は、異なるパターンの遺伝子を発現し始める。 各細胞の中で分子および酵素の類別は遺伝子の表現を変えるためにDNAおよびヒストンと相互に作用しています。 メチル基などのいくつかの分子は、DNAの特定のセグメントの遺伝的指示を読み取るから細胞機械を物理的にブロックします; ある酵素は特定の遺伝子をより入手しやすくさせるヒストンとDNA間の結束をゆるめます。 最終的に、各細胞型—皮膚細胞、肝細胞、脳細胞—は同じゲノムを有するが、異なるエピゲノム：積極的に発現または効果的に沈黙させる遺伝子のユニークなパター 時間の経過とともに、成体細胞のエピゲノムは、動物の人生経験に応じてさらに変化する可能性があります。
だから、研究者が成体の細胞の核を空の卵に注入すると、核はそれに固有のエピゲノムを持ってくる。 1950年代のGurdonの初期の実験とその後の研究が示しているように、卵は導入された核DNAのエピゲノムを消去し、スレートをきれいに拭き取ることができます。 この「核初期化」のプロセスはよく理解されておらず、特に卵がある種からのものであり、核DNAが別の種からのものである場合、卵はしばしば適切に完 不完全な核初期化は、出生前にクローンを殺す多くの発達異常と、非常に高い出生体重や臓器不全など、多くの生存者に共通する医学的問題のために、主な理由の一つであると科学者たちは考えています。
一部の研究者は、これらの問題を回避する方法を見ています。 イタリアのテラモ大学のPasqualino Loiは、2000年代初頭に絶滅危惧種のムフロン羊をクローン化することに成功したチームの一員でした。 Loiと彼の同僚は、彼らが代理母の子宮で生き残ったハイブリッド胚の可能性を高めることができると考えています。 まず、彼らは、研究者が胚盤胞として知られているものに発展するまで、研究室で短期間のハイブリッド胚を育成することができると提案しています。 最終的に、栄養膜は胎盤になる。 研究者らは、ハイブリッド胚盤胞から内部細胞塊を取り出し、代理母と同じ種に由来する空の栄養膜に移植することができるとLoiは示唆している。 代理母は自分の種から栄養膜を拒絶する可能性がはるかに低いので、内の発達中の胚は生存のはるかに良いチャンスを持っています。
科学者たちはまた、細胞のエピゲノムを決定する酵素を刺激または阻害するトリコスタチンAなどの特定の化合物や化学物質に卵を浸すことに 最近では、神戸にある理化学研究所発生生物学センターの若山輝彦らは、トリコスタチンAを用いて、581世代以上の単一ドナーマウスから25世代にわたってクローニングされたマウスを作製し、一部の世代ではなくすべての世代で25パーセントと高い成功率を達成した。 MtDNAと核DNAのミスマッチを解決するために、Loiは単に卵の本来のmtDNAを除去し、それをクローン化される種からのmtDNAに置き換えることを提案しています—1970年代と80年代に研究者が試みたものですが、最近は不明な理由で試みていません。
近年、絶滅の危機に瀕している動物のクローンを作成する最も成功した試みのいくつかは、最も愛されている国内の種のうちの2つ、すなわち猫と犬を関与させています。 ニューオーリンズの絶滅危惧種研究のためのオーデュボンセンターでは、マーサ*ゴメスと彼女の同僚は、代理母として国内の猫を使用して、2000年代半ば以来、多 ゴメスは、これまでのところ8つのクローンが成人期に生き残っており、今日はすべて健康であると言います。 彼女は彼女の成功を、部分的には、野生の猫と国内の猫は、クローニングの目的のためにペアになっている最も野生と国内の種よりもはるかに密接に関連しているという事実に帰しています。 彼女と彼女のチームはまた、caesarianセクションで成功率を上げることを学びました—クローンに典型的な出生のストレスを惜しまないように—そして新生児のク 2008年、B.C. 韓国のソウル大学校のLeeと彼の同僚は、3匹の健康な雄の灰色のオオカミのクローンを作るために国内の犬を使って同様の成功を達成しました。 リーのチームは、以前に二つの女性グレーウルフクローンを作成していました。 すべての5つの動物は成人期に生き残った、リーは確認します。
アフリカ原産でレッドリストに”脆弱”と記載されている黒足の猫と協力して、ゴメスは現在、核移転とは異なるクローニング方法に焦点を当てている。 彼女は、黒い足の猫の成体細胞を幹細胞に変換し、その後、それらの幹細胞を精子と卵に誘導しようとしています。 その後、体外受精または同様の技術を通じて、彼女は国内の猫に黒い足の猫の胚を含浸させることができました。 あるいは、幹細胞由来の精子および卵は、絶滅危惧種の雌を含浸させるために使用することができる。
このアプローチが技術的に困難であると言うことは控えめな表現であろうが、研究者は印象的な進歩を遂げている。 2011年、カリフォルニア州ラホヤにあるスクリップス研究所のJeanne Loringが設立された。 そして、彼女の同僚は、絶滅の危機に瀕している二つの種の凍結した皮膚細胞から幹細胞を生産しました—北の白いサイとドリルとして知られているヒヒのような霊長類。 そして、2012年に京都大学大学院医学研究科の林克彦らは、成体マウスの皮膚細胞を幹細胞に変換し、それを生存可能な卵に変換しました。 試験管内の精子で卵を受精させた後、研究者らは、健康で肥沃な子孫を出産した代理母マウスに胚を移植した。
「私はクローンが絶滅危惧種を救うと言っているわけではない」とゴメスは言う、「しかし、私はまだ別のツールとしてのクローンを信じている。 しかし、それは簡単ではありません。 研究は遅い移動します。”
テラモのLoiも楽観的なままです。 彼は、科学者は、ブラジルが行ったように、絶滅危惧動物の遺伝情報を収集し、保存し続けるべきであると考えており、サンディエゴ動物園の保存研究研究所の”冷凍動物園”のような氷の上に組織のバイオバンクを作成している。 研究者が野生動物や絶滅の危機に瀕している動物のクローン作成の効率を劇的に向上させることができれば、核移植や体外受精のいずれであっても、 そうでなければ、バイオバンクはまだより基礎的な研究のために有用であろう。 「絶滅危惧動物のクローニングが適切に確立されると、それは非常に強力なツールになります」とLoi氏は言います。 “何かができるなら、10年後にはできる。”