遺伝的変異が不妊、早期閉経に関連している可能性

アメリカ・セントルイスにあるワシントン大学医学部からの新しい研究では、特定の遺伝子の生殖能力におけるこれまで未知の役割を特定します。

ショウジョウバエ、回虫、ゼブラフィッシュ、マウスで遺伝子が欠落している場合、その動物は不妊であるか、異常に早く生殖能力を失いますが、それ以外の場合は健康です。

人での遺伝データを分析して、研究者たちはこの遺伝子の突然変異と早期閉経との関連を発見しました。

この研究は、8月28日のScience Advances誌に掲載されました。

核エンベロープ膜タンパク質1（NEMP1）と呼ばれる人間の遺伝子は、広くは研究されていません。

動物では、同等の遺伝子の変異がカエルでの眼の発達障害に関連していました。

新しい発見をした研究者たちは、生殖能力を研究しようとはしていませんでした。

むしろ、彼らは遺伝的技術を使用して、ミバエの初期胚における眼の発達に関与する遺伝子を見つけていました。

「ショウジョウバエの一部の遺伝子発現を遮断しましたが、彼らの目は健康であることがわかりました。」

「それで、私たちはこれらの動物が他にどんな問題を抱えているのかについて解明を試みました。彼らは健康に思えましたが、驚いたことに、彼らは完全に無菌状態であることがわかりました。我々は実質的に生殖器官に欠陥があることを発見しました。」

種によって多少異なりますが、この遺伝子が欠けていると、男性と女性の両方が生殖能力の問題を抱えていました。

また、女性では、卵の核を含むエンベロープ（生物の染色体の半分を保持する重要なコンパートメント）がしぼんだ風船のように見えた。

「この遺伝子は全身に発現していますが、他の細胞の核にこのしぼんだ風船の構造は見られませんでした。」

と発生生物学の教授でもあるマクニール博士は述べました。

「それは、生殖能力に特定の役割を持つ遺伝子を偶然見つけたヒントでした。ハエで最初に影響を確認しましたが、私たちはタンパク質が種間で共有されていることを知っていました。

素晴らしい共同研究者のグループで、また、ワーム、ゼブラフィッシュ、マウスにおいてこの遺伝子もノックしました。体中の多くの細胞に存在するこのタンパク質が受精能に特定の役割を果たしているのを見てとても興奮しています。人々にも役割があると疑うのはそれほど大きな飛躍ではありません。」

このしぼんだ風船のような核膜を研究するために、研究者らは原子間力顕微鏡と呼ばれる技術を使用して針を細胞に突き刺し、最初に外膜を貫通してから核の膜を貫通しました。

膜を貫通するのに必要な力の量はその剛性の尺度が科学者に委ねられます。

外膜は通常の硬さである一方で、核の膜ははるかに柔らかでした。

「卵子の核膜の硬さも人の生殖能力にとって重要であるかどうかを尋ねることは興味深いです。」

とマクニール氏は述べました。

「この遺伝子に早期閉経に関連するバリアントがあることがわかっています。そして、マウスでこの欠陥を研究したところ、それらの卵巣が、彼らが生まれた卵細胞のプールを失い、寿命全体の生殖能力を決定していることがわかります。

この発見は、この遺伝子に変異のある女性が早期閉経を起こす可能性がある理由についての潜在的な説明となります。卵子がなくなり更年期に入るのです。」

マクニール氏と彼女の同僚は、核の外皮が、生殖目的のために染色体を整列させるのに十分なほど柔軟であるが、卵巣のストレスの多い環境から染色体を保護するのに十分な硬さの間のバランスを見つける必要があると疑っています。

年齢とともに、卵巣は胚の卵巣には存在しない機械的ストレスを生み出す可能性のある、コラーゲン鎖を発達させます。

「もしより柔らかい核を持っているならば、環境にうまく適合できないかもしれません。」

とマクニール氏は述べました。

 「これが卵子の死を引き起こすきっかけになる可能性があります。まだわかりませんが、この問題に取り組むための研究を計画しています。」

これらの研究の過程で、マクニール氏は、この特定の遺伝子が欠落しているマウスに関するもう1つの問題のみを発見したと述べました。

それらは、貧血であり、また赤血球を欠いていたのです。

「通常の成人の赤血球は核を欠いています。」

とマクニール氏は述べました。

 「骨髄で発達するにつれ、核膜が若い赤血球から凝縮して放出されなければならない段階があります。

これらのマウスの赤血球は、これを適切に行っておらず、この段階で死んでしまいます。

核のフロッピーが不安定なため、機械的にストレスのかかる別の状況では、若い赤血球は生き残らないようです。」

研究者らは、不妊治療の問題がある女性がNEMP1に変異があるかどうかを調査したいと考えています。

そのようなリンクが因果関係であるかどうかを確認するために、彼らは、CRISPR遺伝子編集技術を使用して、不妊症に関連する遺伝子データベースにリストされているNEMP1に特定の変異が与えられたヒト胚性幹細胞を開発しました。

研究者らは、不妊治療の問題がある女性がNEMP1に変異があるかどうかを調査したいと考えています。

そのようなリンクが因果関係であるかどうかを確認するために、彼らは、CRISPR遺伝子編集技術を使用して、不妊症に関連する遺伝子データベースにリストされているNEMP1に特定の変異が与えられたヒト胚性幹細胞を開発しました。

「これらの幹細胞を卵子にして、これらの突然変異が核膜にどのような影響を与えるかを見ることができます。」

とマクニール氏は述べました。

 「NEMPタンパク質が不足している、完全に健康な女性が周囲に存在する可能性があります。これが不妊の原因であることが判明した場合、少なくともこの見識により説明ができます。NEMPが不足している女性が不妊であることが判明した場合、これらの変異を修正、たとえばNEMPを復元する前に、核膜の剛性をサポートする他の方法を見つけるために、更に調査を行う必要があります。」

【以下のリンクより引用】

Genetic mutations may be linked to infertility, early menopause

Mecdical Xpress