卵子は女性の生殖細胞である卵母細胞からつくられる配偶子で、精子と受精して次世代のすべての細胞の起源となります。したがって、卵子は次世代へ生をつなぐための「はじまりの細胞」と呼べます。卵子を介して母から子へと遺伝情報を伝える担い手となるのが、DNAを含む構造体である染色体です。ヒトでは1番から22番までの22種類の常染色体と、XとYの2種類の性染色体があります。もし、卵子が異常な数の染色体を持つと、それは不妊、流産、先天性疾患（ダウン症など）の原因となります。卵子は他の細胞に比べて染色体数異常になりやすく、さらに母体の加齢とともにその頻度が上昇します。この現象はよく「卵子の老化」とも表現され、不妊治療における大きな壁ともなっています。なぜ、次世代へ生をつなぐ「はじまりの細胞」としての役割を担う卵子で、染色体数異常が起こりやすいのでしょうか。

　私たちの研究室では、卵子の染色体数異常の原因を解明し、さらにはそれを抑止する技術を開発するための基礎研究を行っています。卵子の染色体数を決定するのは、一段階前の細胞である卵母細胞における染色体分配です。卵母細胞は減数分裂と呼ばれる特別な様式の細胞分裂を行い、娘細胞として生まれる卵子に染色体を分配します。卵子が染色体数異常となるのは、この際の染色体分配にエラーが起こるためです。では、卵子をつくるための染色体分配で、特に母体が加齢したときに、エラーが起きやすいのはなぜでしょうか。

　私たちはそれを解明するために、ヒトと同じ哺乳類であるマウスをモデルに実験を行いました。加齢させた老化マウスから卵母細胞を取り出し、顕微鏡下で生きたまま培養して卵子へと成熟させることで、染色体が分配エラーに至るまでの動きを完全追跡できる動画を得ることに世界で初めて成功しました。その動画には、染色体分配エラーの原因イベントが記録されていました。正確な染色体分配は、分配の瞬間に一本の染色体が二本に分離することで達成されます。ところが、老化した卵母細胞では、染色体分配よりずっと早いタイミングで一本の染色体が二本に分離してしまっていました（図1）。これを早期分離と呼びます。これら早期分離した染色体が、数異常となって卵子へと分配されていました。この観察から、染色体の早期分離が、老化卵子における染色体数異常の原因であると考えられました。

　次に、どのような染色体が、どのような機序で早期分離するのかを調べました。そのために、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しました。さまざまな番号の染色体の追跡結果を大量に取得してビッグデータとし、それをもとに定量解析を行ったところ、小さいサイズの染色体は染色体分配装置である紡錘体の赤道面の内側へ、大きいサイズの染色体は外側へと配置されやすいことが分かりました。どうやら、内側と外側では違いがありそうです。では、分配エラーの原因である染色体の早期分離はどこで起きるのでしょうか？調べると、ほとんどの早期分離が内側で起きていました（図２）。ということは、小さいサイズの染色体ほど内側へ動きやすく、そこで早期分離して分配エラーになりやすいということです。これらの観察結果から、染色体分配装置の内側は染色体にとって危険地帯であり、そこに配置されることが、分配エラーの原因である早期分離のリスクを高めると考えられました。

図2：染色体の早期分離は内側で起こる。染色体（灰色）の配置を上から（左図）と横から（右図）見ている。

早期分離した染色体を紫色で色付けしている。緑の球は動原体の位置。

　もし、この仮説が正しければ、染色体の内側への動きを妨げることで、分配エラーを抑止できるはずです。でも、どうやって染色体の動きを操作できるでしょうか。そのために、染色体がどうやって動いているかを考えてみます。染色体は自身の動きを操縦する運転席を持っています。それが動原体です。動原体は、染色体のセントロメアとよばれる領域に形成される分子複合体で、染色体分配装置と接続して染色体を動かします。そこで私たちは、卵子の中に新たな運転席として人工動原体をつくることで、染色体の動きを変化させることを発想しました。人工動原体は、生きたマウス卵母細胞の中に微小ビーズを注入し、その表面に動原体タンパク質を付着させることで作成されました。この人工動原体ビーズは自律的に染色体分配装置と接続し、染色体のように動ける性能を持ったマイクロマシンです。興味深いことに、この人工動原体ビーズは、染色体にとって危険地帯である染色体分配装置の内側に自ら身代わりとなって入っていき、染色体がそこに配置されないよう防いでくれる能力を持っていました（図３）。まさに、私たちが欲しいと願っていた性能です。そこで、老化マウスの卵母細胞に人工動原体ビーズを入れてみました。すると、染色体分配エラーの原因である染色体の早期分離が抑えられることが分かりました。私たちの仮説と一致する結果です。それと同時に、老化卵子の染色体数異常を抑止するための技術開発へ向けた道がついに拓かれました。

　この研究を開始した13年前、私は卵子の老化を抑止するのは不可能ではないかと思っていました。卵子の染色体数異常の原因を解明できたとしても、その原因を修正するのは無理筋であることを示すことになるだろうと予期していたのです。原因が染色体の早期分離であることが分かった時点で、その思いはさらに強まったものです。ところが、研究室メンバーの地道な努力と幸運な偶然も重なり、卵子の染色体数異常を抑止する技術開発への道筋が拓けました。可能性が０だったものを１にするのは基礎研究の醍醐味です。今では私は、卵子の老化は抑止可能であり、人類が生殖補助技術に活用する未来はいずれ来るだろうと思っています。でも正しく活用するためには、何が必要でしょうか。それはもしかしたら、私がこの研究を開始するきっかけとなった、まだ解けていない疑問と関係するのかもしれません。なぜ、世代をつなぐ「はじまりの細胞」である卵子がエラーを起こしやすく、不完全にできているように見えるのか。そこには意味があるのでしょうか、ないのでしょうか。答えがあるのかも分かりませんが、それを追求せずにはいられません。