①このテーマについて研究しようと思ったきっかけを教えて下さい。

②研究活動を行う際に、生命機能科学研究センターに行き着いた理由をお聞きしたいです。

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①と②はまとめて答えます。大学院生のときに分子遺伝学を学び、分裂酵母を用いて減数分裂の染色体分配を研究していました。当時から、卵母細胞の染色体分配エラーは重要問題として分野内で認識されていました。博士号取得後、哺乳類の研究に移りたいと思い、研究員としてドイツに留学し、マウス卵母細胞のライブイメージング技術を学びました。その技術を論文発表したころ、それを用いれば卵母細胞の染色体分配エラー研究が独自のアプローチでできると気づきました。理研の生命機能科学研究センターは、若手の研究者をリーダーとして研究室立ち上げを手厚くサポートしてくれる研究機関で、いろんな世代の卓越した研究者が揃っています。そのような環境で研究室リーダーとして研究してみたいと思いました。

③私は高校１年生で、ＳＥＥＤＳプログラムや高校の活動で、高校生の内に研究の大会等で大きな成果を上げることを目的に励んでいます。先生は１３年も前から研究を続けられているとお聞きしたのですが、いち高校生が短い期間で大きな成果を得るために何が大切でしょうか。

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③まず興味のある問題を見つけてください。その問題を解くために、必要があれば仮説を立て（仮説なしで徹底観察でも構いません）、他の誰もやっていないアプローチを考案してください。データが出たら、できるだけ批判的にデータを解釈して考察してください。データから示されたこと、示唆されること、残された問題を区別して整理してください。なお、研究において成果は結果であって目的ではありません。

④マウスでの実験に成功されましたが、人体でも先生の技術を用いた実験をすることは予定されていますか。また、この研究には段階ごとにどの程度の期間を費やし、何人程度のチームで役割分担をして進められましたか。私自身ドイツでの研究に興味があり、ＥＭＢＬで研究されることになった経緯やそこでの研究内容についてもお伺いしたいです。

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④私自身はヒト卵母細胞を用いた研究は今のところ予定していませんが、将来的には可能性はあります。この研究を開始した当時は5人ほどのチームで始めて、今は15人ほどに増えています。メンバー各自は異なるテーマで研究しつつ、大きな方向性は研究室として一体になるようにしています。ドイツEMBLで研究した経緯と内容は、①で回答します。

⑤研究を進める時に、特に苦労した部分はどこですか。

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⑤家庭（特に子育て）との両立です。妻をはじめ家族には感謝しています。

⑥講演レジュメの中で、「生きたマウス卵子内の染色体の番号を顕微鏡下で特定しながら追跡できる技術」を開発されたとありましたが、生物学を研究されている研究者の方々自身が、研究を進めるために他の分野の技術開発に励まれることがあるのでしょうか。

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⑥それが必須と言ってもよいくらいです。分野内にある既存の技術、手法、視点だけでは新しい研究の可能性が大幅に限られます。私自身、他の研究分野からの情報を常に勉強し、人材を取り入れるようにしています。分野を超えることで研究の独自性を高めることができます。

⑦人工動原体の設計コンセプトに興味があります。天然のものをモデルに人工で作ることには限界があると思います。その設計プロセスについてご教示いただけますと幸いです。（どこを諦めてどこを作りこんだかなど）

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⑦私たちの人工動原体の設計コンセプトは、天然の模倣に拘っておらず、むしろ天然と異なる設計から尖った特性を持たせるアプローチです。人工動原体ビーズは、ビーズ表面に限られたタンパク質を付けただけなので、天然とは全然似ておらず、細胞内で機能するという予想はありませんでした。ただ、誰もやったことが無く面白そうだったからやってみたら、細胞内で機能するという予想外の結果が得られました。大事なのは予想して作り込むことだけではなく、誰もやったことがないことをやることだと思っています。

⑧ご講義の中で「現在は人工動原体にタンパク質を用いている」とありましたが、タンパク質以外の物質を用いたときとタンパク質を用いたときの働きの違いがあれば、教えていただきたいです。また、染色体の早期分離について、哺乳類に特有とのことですが、哺乳類の中でも寿命の長さの違いによって、早期分離の起こりやすさの違いがあるのか、また、マウス以外でも人工動原体の働きは変わらないのか、お答えいただけると幸いです。

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⑧今のところ、ビーズもしくはタンパク質粒子を土台にした人工動原体をつくりました。ビーズのほうが大きく、そのおかげで一つあたりの微小管接続量は多いです。一方、タンパク質粒子は細胞内で大量に生成されるので、全体としての効果は大きいです。哺乳類の中で寿命の長さと染色体早期分離の起こりやすさに関係があるかは、大変興味深い問題です。まだはっきりとしていません。寿命をヒトは約100年、マウスは約2年と単純に考えてみると、マウス卵子の染色体数異常が10%を超えるのは1.5歳くらいです。ヒト卵子では33歳ころに50%を超えます。これをどう解釈するかは、視点によると思います。より多くの哺乳類でのデータも必要と思います。

⑨この技術を実際に医療の現場で使うためにはどんなことが必要ですか。また、最初に制作されたビーズの人工動原体と、最後にご紹介していただいたタンパク質の人工動原体の違いは何ですか。

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⑨この技術により老化マウス卵子の染色体数異常が抑えられることが分かりましたが、その卵子から次世代の産仔が得られるかの検証が必要です。また、この技術は卵母細胞から卵子に成熟培養させるときに介入する技術ですが、医療の現場でも成熟培養させる技術がより確立される必要があります。ビーズとタンパク質の人工動原体の違いは、⑧で説明します。

⑩本質から離れた質問かもしれませんが、発表スライドの人工動原体の有無と染色体分配におけるエラーの割合との関係を示すグラフの上部に記載された0.01963（あいまい）という数字はどのような意味があるのでしょうか。

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⑩統計学的な有意性の指標となるp値と呼ばれるものです。例えばコントロール群と実験群に差があると言えそうか、というときに統計学的な計算をして、p値が小さいほど有意な差がありそうだと言えます。ご興味があれば「統計」「p値」などで検索して調べてみてください。

⑪染色体への早期分離の対処法として、人工動原体をつくることを行っていましたが、ほかの微小管などの部分ではなく動原体に着目したのですか。私はこの講義を聞くなかで、年齢とともに微小管も衰えていくと思い、その点を用いてもよいのではないかと思っています。

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⑪ご指摘のとおり、動原体ではなく微小管をターゲットにして操作する発想もできると思います。実際、そのような研究も今行っているところです。年齢とともに微小管が衰えていくという指摘も、幾つかの研究ではあります。

⑫人工動原体ビーズの量が多すぎた場合、染色体が引っ張られないということは起こりますか。また、人によって微小管の数が異なるなどがあれば、調整が必要になりますか。（ビーズの量について）

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⑫ご指摘のとおり、人工動原体が多すぎると、染色体が引っ張られなくなって、染色体分配自体がうまく行かなくなってしまいます。人工動原体は適切量でないと良い結果を得られません。人によってその量が異なる、あるいは同じ人でも卵母細胞によって異なる、ということは十分考えられると思います。自身で効果を調節できるスマートな人工動原体を設計できると良いかもしれません。

⑬先天性異常の仕組みについては学びますが、その原因となるプロセスについて、今回初めて知り、非常に興味を持つことができました。今回の講義の中で、人工動原体ビーズが微小管と多く結びつき、コヒーシンへとかかる力を和らげる、ということはないのでしょうか。また、ビーズを注入する量などは、どのように決めるのでしょうか。

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⑬ ⑫の質問と共通するところが多いので、そちらもご覧ください。ご指摘の通り、人工動原体が微小管と結びついたことで、天然の染色体が微小管に引っ張られる力が弱まり、したがってコヒーシンに掛かる力が和らいだと思っています。実験では、人工動原体を注入する量は、染色体の動きを過度に邪魔しない、という指標で決めました。

⑭人工動原体ビーズは、染色体のおとりとなって、微小管と結びつくというお話でした。染色体に結びつく微小管が不足し、正常に染色体の分離が行われなくなる、ということはないのですか。

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⑭ご指摘のとおりです。⑫でお答えします。

⑮自分が特に気になったのは、コヒーシンを扱うのが難しいとありましたが、コヒーシンをコピーして「わっか」を二重にすることは難しいのでしょうか。また、分離することを一時的に止めるように染色体が１つに集ったタイミングに動原体を周りで囲むように配置することはできないのでしょうか。

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⑮コヒーシンを新たに合成して輪っかをつくることはできると思います。ただ、その輪っかを染色体ペアを留めるように狙って閉じるのが、今の技術では難しいです。天然のコヒーシンの閉じ方を模倣するのではなく、新たな設計で狙って閉じれる人工コヒーシンを作れば良いかもしれません。

⑯人工動原体ビーズを人間の卵子に注入するとなると、人工物が胎児の中に残ってしまうと思うのですが、それがなんらかの悪影響を及ぼす可能性はありますか。

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⑯あると思います。そのため、ビーズではなく自然分解が期待できるタンパク質粒子を土台とする人工動原体のほうが比較的安心と思っています。

⑰「人工動原体ビーズ導入卵子」について、染色体を正常に分離できた後、その卵細胞や個体における遺伝子異常の頻度は通常レベルでしょうか。個体発生は通常通り進むと考えられますか。

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⑰ ⑯、⑱でビーズが分解されないという懸念について答えます。一方、タンパク質粒子を土台とする人工動原体は自然分解されますが、その後の影響については、今後検証すべき重要な課題です。今の知見をもとに考えれば、染色体数を正常にすれば、個体発生は通常通り進むと予想されます。ただ、誰もやったことがありませんので、そこに予想外の発見がある可能性もあると思っています。

⑱未解明な部分であったら申し訳ないのですが、染色体が分配する際に残った人工動原体ビーズは細胞に何かしらの影響を及ぼすことはないのかということが気になりました。

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⑱ビーズは分解されずに残ってしまうので、何かしらの影響を及ぼす可能性が排除されることはないと思います。

⑲卵子に入る人工動原体ビーズやその代替としてのタンパク質がお話に挙がっていましたが、その入れ込みによって卵子に悪影響はないのでしょうか。また、異常な物体として排除されることはないのですか。

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⑲ ⑯～⑱で答えます。異常な物体として積極的に排除されることは、現時点では予想されませんが、可能性はあります。

⑳人工動原体ビーズは、身代わりになった後はどのようになるのですか。

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⑳ ⑯～⑱で答えます。

㉑人工動原体が染色体分配装置の内側に入ることで染色体異常を防げるのであれば、わざと染色体分配装置の外側に人工動原体がくるようにすれば、染色体異常を起こりやすくできるのか、また、その際の問題点と役立つ点を教えていただけると幸いです。

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㉑人工動原体を外側に来るようにすれば、卵子の染色体数異常が起こりやすくなる可能性はあると思います。実は、がん細胞では外側の染色体ほど数異常になりやすいことが報告されていて、卵子とは逆です。外側でおとりになる人工動原体ができたとしたら、がん細胞の染色体数異常を抑止するツールの発展に貢献するかもしれません。

㉒マウスでの実験に成功されましたが、マウスや人体に影響を及ぼす実験において研究倫理にかかわる課題にはどのように対処された・する予定でしょうか。

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㉒動物実験実施に関わる法令、所内規程を遵守し、それらに基づく動物実験申請・審査や毎年の講習の受講などを行っています。ヒト卵子を用いる実験についても国・学会・所内での規定があり、倫理委員会の承認のもとで研究を行います。

㉓人工動原体の研究を生殖補助に活用できるようになるとおしゃっていましたが、もし将来応用できるようになったとして、何年後での実現になるのか、また、何歳までが限度になるのか、お考えをお聞きしたいです。

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㉓老化卵子の染色体数異常を抑止する技術だけなら、10年後に使われるようになっていても私は驚きません。何歳までが限度になるかは、⑰で答えたことを含め検証が足りていませんので、現時点では考えることが難しいです。

㉔人間に応用していくとなると、どのタイミングでどうやって、人工動原体を注入していくことになりますか。

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㉔今回の人工動原体を応用することを考えるならば、卵巣を穿刺して卵母細胞を取り出した後に、人工動原体の材料を顕微注射で注入することが想定されます。その後、卵子へ成熟培養させる必要があります。⑨に関連した回答があります。

㉕卵子の老化を遅らせる技術の確立によって、女性や男性のライフプランにどのような影響が出ると考えていますか。

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㉕妊娠や子育ての期間を考慮したライフプラン・キャリアプランについて柔軟性が高まると思います。

㉖卵子の老化が完全に防げるようになったとき、倫理的・社会的にはどんな課題が生まれるとお考えでしょうか。また、「卵子があえて不完全であることに意味があるかもしれない」というお話が印象的でした。先生ご自身は、この“不完全さ”にどんな生命の意義を感じていますか。さらには、人工動原体によって“危険地帯”から染色体を逃がすというアプローチは非常に革新的ですが、この手法が実際のヒト卵子に応用されるためには、どのような課題が残っているのでしょうか。

㉗実際に女性の卵子の老化の抑制が普及するための課題などがあれば教えていただきたいです。

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㉖と㉗はまとめて答えます。老化の卵子を防ぐことによる影響は、すぐに次世代に出るものではなく、世代を重ねることで出る可能性もあります。これをヒトにおいて検証することは現実的にはできません。同様の懸念は、すでに用いられている生殖補助技術でも、完全に払拭されているわけではありません。それでも、現在の社会では一定の理解のもとで用いることが容認されています。応用の可否のラインをどのように設定するかは、生命科学のみならず、社会的・倫理的な議論が必要です。卵母細胞の染色体分配が不完全に見えることは、生殖が多様性を生むことと少なからず関係があるのではないかと私は感じていますが、根拠があるわけではありません。不完全に見えることに意味はないという可能性も十分あります。ただ、それを知りたい動機としては、生命がそもそも不完全であることを理解することで、いろんなことに寛容になれるのではないかという気持ちはあります。ヒト卵子への応用に向けた課題については、⑯⑰⑱㉓㉔などの他の回答で答えます。

㉘マウスの卵子の研究で得られた染色体分配エラーなどの原因、人間の卵子にも同様に当てはまるのですか。人間の卵子の研究は難しいように考えます。マウスの実験だけでは起きないが、人間の卵子ではおきうるエラーなどの反応はどのように実験するのですか。

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㉘今回の研究で明らかにした染色体の早期分離は、ヒト卵母細胞でも見られます。ヒト卵母細胞・卵子を用いる研究は、不妊治療において得られた卵母細胞・卵子の中から、治療に用いられず廃棄予定となったものについて、提供者の同意と倫理委員会の承認のもと、研究に使用されることがあります。ただ、マウスのほうが卵母細胞・卵子のほうが数・質ともに研究に使いやすく、ヒト卵母細胞・卵子の研究が比較的難しいのはご指摘のとおりです。

㉙哺乳類の卵子において、染色体数異常の頻度が極めて高く、さらに母体の加齢にともない上昇するという現象は、なぜ起こると思われますか。現段階の仮説を簡潔に教えてください。

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㉙ ㉖の答えに含めます。

㉚講義後の２つ目の質問の答えに、20年前に作られた卵母細胞が使われているとのことでしたが、マウスなどは寿命が短く人間のように20年も老化することはないと思います。ネズミの卵細胞は人間のそれよりも早く老化、劣化するのですか。

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㉚ ⑧の答えに含めます。

㉛人間の細胞やサルの細胞を用いるのではなく、ネズミの細胞を用いて実験をどうして行われているのですか。また、どのような違いがヒト卵子とあると考えられていますか。

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㉛ ㉘の答えにも含めます。霊長類であるサルの細胞を用いることは、よりヒトに近いモデルとして有効です。ネズミはサルより短い期間で多くの産仔が得られること、小柄で扱いやすく飼育がより省スペースでよいことなど、研究面での利点があります。私たちのマウスを用いた研究からは、染色体の早期分離が卵子の染色体数異常の主要な原因でした。ヒト卵子の異常の原因は、それだけではなく他の原因もあることが指摘されています。その研究のためには、霊長類モデルを用いることが必要になるかもしれません。

㉜今回は哺乳類の卵子についての研究をされていましたが、魚類や鳥類でも同じような結果が得られるのでしょうか。

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㉜今回紹介した卵母細胞の老化は、卵母細胞が胎児期のみにつくられて長期間維持されるという哺乳類の特徴と関係していると考えています。成体で卵母細胞をつくることができる魚類は、哺乳類のような卵母細胞の老化とは異なると考えられます。鳥類については私は答えられるだけの知識がありません。

㉝なぜ哺乳類は染色体異常がおきやすいのでしょうか。また、卵生と胎生との違いが影響するとしたら、人間も卵生にすることは不可能でしょうか。

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㉝ ㉜に答えを含めます。哺乳類が胎生であることと関係はあると思います。人間を卵生にすることは、卵子の染色体数異常を止めることよりも遥かに難しいことは間違いありません。

㉞先生が講義中におっしゃっていた「生物のメカニズムの不完全性」に関して、私個人の意見として「ＤＮＡという大方安定で遺伝を行える遺伝子を得た弊害として分配の際のエラーを生み出すことになった」と考えています。先生はどのようにこの問いに対して考えていらっしゃいますか。

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㉞興味深い視点だと思います。DNAは長期的な安定性を持った分子ですので、遺伝情報の維持に向いています。一方で、種の維持のためには多様性を生むことが重要であり、そのために有性生殖が進化したと思われます。多様性を実現する延長としてエラーを生み出すことになった、という仮説はあり得ると思います。

㉟「はじまりの細胞」である卵子がエラーを起こしやすい理由について、現在、どのようなお考えをお持ちですか。
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㉟ ㉖の答えに含めます。㉞も関連します。

㊱減数分裂時にエラーが起きると、流産やダウン症につながるとおっしゃられていましたが、特定のエラーが起こると決まった症状がでるものなのかご教授お願いします。
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㊱21番染色体過剰（トリソミー）がダウン症、18番トリソミーがエドワーズ症、X染色体不足（Xモノソミー）がターナー症、X染色体過剰（XXY）のクラインフェルター症などがあります。それぞれの症状は異なります。

㊲精子の染色体分配で、染色体数異常になるケースは今までありましたか。また、起こる可能性があるのか。コヒーシンの交換は前例がないとのことだが、今後できると思いますか。
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㊲精子の染色体数異常もありますが、卵子と比べてずっと少ないです。その代わり精子では、高齢になるほど変異が多くなります。コヒーシンの交換は難しいと私は思いますが、⑮で答えるような人工コヒーシンを用いる戦略はあり得ると思います。

㊳先天性疾患の原因が精子側にある事例はあるのでしょうか。
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㊳ ㊲で答えを含めます。精子で高齢になるほど蓄積する変異は、次世代でのがんや自閉症のリスクと関連することが指摘されています。

㊴微小管のはたらきが弱まりすぎて分裂できなくなる、ということはあるのでしょうか。
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㊴あります。⑪や⑫で答えます。

㊵なぜ、染色体が分裂する際に①わっか②とめぐ③ひも④はさみの段階をふむようになったのか、それは生命の進化のどの段階で身に着けたものなのか教えていただけると嬉しいです。
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㊵進化を考えるうえで解けていない重要な問題の一つです。真核生物の多くは①～④の道具を用いる原理で染色体を分配しますので、真核生物の原始的な段階で獲得したと思われます。DNAを凝縮する道具、DNAとタンパク質をつなぐ道具、移動や輸送用のひも状の道具、タンパク質を分解する道具は原核生物も有しており、おそらくこれらが①～④の道具として転用されて進化したものと考えられます。