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平成19年9月14日

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ニジマスしか生まない代理ヤマメ両親の作出に成功

(クロマグロをサバに生ませることも可能か?)

 東京海洋大学(学長:井陸雄)とJST(理事長:沖村憲樹)は、ニジマス精原細胞を移植したヤマメ両親を交配することにより、ニジマスの稚魚のみを生産することに成功しました。
 本研究グループはこれまで、ニジマスの始原生殖細胞注1)をヤマメに移植することにより、ニジマスの精子を作るヤマメの生産に成功していました。しかし、宿主注2)(ヤマメ)が作る精子のうち、ごくわずかしか(1%以下)ドナー注3)(ニジマス)に由来する精子は生産されませんでした。また、異なる種類の動物の卵を生産する宿主の作出については全く報告されていませんでした。本研究グループは2006年に、雄の精巣内に含まれている精原細胞注4)を雌の宿主に移植すると、精原細胞から卵を生産できることを明らかにしましたが、同様の移植が異なる種類の動物間で成立するかは分かっていませんでした。
 本研究では、染色体を通常個体より多く保持しているため不妊である3倍体ヤマメを宿主に用いました。この不妊ヤマメにニジマス精巣細胞を移植したところ、雄のヤマメは正常な精子を、雌のヤマメは正常な卵を生産しました。そして、その卵と精子をかけ合わせた結果、正常なニジマスのみを得ることに成功しました。得られたニジマスの稚魚は通常のニジマスと同様に成長・成熟し、正常なニジマスの稚魚を生産することが確認できました。
 本研究により、絶滅した種類の魚の凍結精原細胞を種類の異なる動物に移植することで、絶滅種の稚魚を大量に生産する技術や、サバのような小型魚種にクロマグロの稚魚のみを生産させる技術が実現可能になると期待されます。
 本研究は、JST戦略的創造研究推進事業の研究テーマ「魚類精原幹細胞株からの個体の作出」およびNEDO産業技術研究助成事業「生殖細胞の異種間移植による代理親魚養殖技術の確立」の一環として、東京海洋大学海洋学部准教授 吉崎悟朗が行ったものです。本研究成果は、2007年9月14日(米国東部時間)発行の米国科学雑誌「Science」に掲載されます。

<研究の背景>

 近年、乱獲や環境破壊により多くの種類の魚が絶滅の危機に瀕しています。また、クロマグロのような産業上の有用種も資源量の減少が問題となっており、その増殖技術の開発が急務となっています。
 一般に絶滅危惧種の遺伝子資源を保存する方法としては、卵や精子、胚の凍結保存がありますが、魚類の卵はサイズが大きい上、脂肪分に富むため、卵や胚の凍結保存研究は困難であり、全く進んでいません。そこで、絶滅種の卵や精子を現存する代理の親魚に生産させる技術や、サバのように小型で飼育が容易な種類の魚にクロマグロの卵や精子を生産させる技術が確立すれば、上記の問題解決の一助になると考えました。
 これまでの研究において、ニジマスの始原生殖細胞をヤマメに移植することで、ニジマス精子をヤマメに生産させることに成功しています(Nature, 2004年8月5日号)。しかし、ヤマメからニジマス卵を得ることには成功していない上に、ニジマス由来の精子はヤマメが生産した精子の0.4%にすぎないという問題がありました(99.6%はヤマメ精子)(図1上段)。
 また、ニジマス精巣細胞をニジマスの雌の稚魚へと移植すると、移植を受けた雌の稚魚は、精巣細胞に含まれる精原細胞由来の卵を生産することを明らかにしました(PNAS, 2006年2月21日号)。しかし、このような精巣細胞の移植が、種類の異なる動物の間で成立するかは明らかになっていませんでした。
 そこで本研究では、精巣細胞を種類の異なる動物に移植することにより、1 ドナー由来の正常な卵や精子が生産できるか、2 宿主自身の精子や卵は全く生産せずに、ドナー由来の卵、精子のみを生産する宿主を作出できるか?――といった点を明らかにすることを目指しました。

<研究の内容>

 本研究では、宿主としてヤマメ、ドナーとしてニジマスを用いました。ヤマメ自身の卵や精子が生産されないように、染色体を通常より多く保持する3倍体ヤマメを作出して用いました。3倍体の動物では、卵や精子の成熟が進まず、完全に不妊になることが知られています。
 まず、3倍体ヤマメの孵化稚魚の腹腔内にニジマスの精巣細胞(精原細胞を含む)を移植しました。その結果、移植したニジマスの精原細胞は自発的にヤマメの生殖腺に向かって移動し、ヤマメの生殖腺に取り込まれました。この3倍体ヤマメを継続飼育した結果、雄のヤマメの精巣内では正常な精子を、雌のヤマメの卵巣内では正常な卵が生産されていることを発見しました。さらに、得られた卵に精子を人工授精した結果、全てニジマスのみからなる次世代集団を生産することを発見しました(参考図下段)。得られた次世代集団は外観や孵化の時期に加え、核などのDNA解析からも完全なニジマスであることが証明されました。
 以上のような、種類の異なる動物の卵の生産、さらに種類の異なる動物の卵しか作らない宿主個体の生産は、全動物を通じて初めての報告です。当然、異種宿主からドナー由来の次世代個体のみを生産した報告も世界初の例です。

<今後の展開>

以上の事実を解明したことにより、以下の展開が期待されます。

1 精原細胞は液体窒素内で半永久的に凍結保存することが可能となっているため、本技術と凍結保存技術を組み合わせることで、絶滅種の卵と精子を代理の宿主に生産させ、絶滅種を復活させることも可能になると期待されます。実際に、米国で絶滅の危機に瀕しているサケの一種を保存するプロジェクトが進行中です。
2 本技術を海産魚へ応用することで、クロマグロのみを生む代理のサバを作出することも可能になると期待されます。

用語解説
図1 ヤマメ両親からニジマス次世代のみを生産する方法

<掲載論文名>

"Production of trout offspring from triploid salmon parents"
(3倍体ヤマメ両親を用いたニジマス次世代個体の作製)
doi: 10.1126/science.1145626

<研究領域など>

JST戦略的創造研究推進事業
研究課題名:魚類精原幹細胞株からの個体の作出
研究者:吉崎 悟朗(東京海洋大学 海洋科学部 准教授)
研究実施場所:東京海洋大学 海洋科学部
研究実施期間:平成18年4月〜平成21年3月

<お問い合わせ先>

東京海洋大学 海洋科学部 海洋生物資源学科
〒108-8477 東京都港区港南4-5-7
吉崎 悟朗(ヨシザキ ゴロウ)
Tel&Fax: 03-5463-0558
E-mail:

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