第49回 東レ科学振興会科学講演会記録
平成11年9月22日 東京 有楽町朝日ホール

クローン生物と臓器形成の現状

東京大学大学院総合文化研究科教授

浅島誠

いまご紹介いただいたように、私自身、
長い間一番興味があったことは、「動物の卵から親へどのようにして形ができるのか」ということで、それについて研究してきました。その中で、生物が持つ色々な面
白さというか、不思議さ、または奥深さを理解したように思います。今回は、クローン動物ということと臓器形成ということに焦点を当てながら、「生命」ということについて考えてみたいと思います。
いまから２年前の、1997年２月号の『ネイチャー』の表紙を飾ったのは、クローン

図１ イギリスのロスリン研究所で生まれた
クローン羊「ドリー」

羊「ドリー」のもので、生命科学に大きなシながら、われわれ生物学者にしてみれば、こョックを与えました（図１）。20世紀の生命のクローン生物づくりの基礎はそのずっと前、科学の発展の一つにクローン生物の研究があ50年前にさかのぼって研究がなされていまし

るわけですが、他にも1953年のワトソンとた。

クリックのDNAの二重らせんモデルもその一つは、植物の方の研究です。これはニン一つです。このクローン羊の「ドリー」を見ジンです。ニンジンを採ってきて、種をまかたときに、多くの人たちは非常なショックをないでカルスというものを作って、試験管で受けたわけですが、それは「クローン人間」

クローン植物を育てたのでした。図２はスチの可能性を考えたからだと思います。しかし

ュワードという人がやった実験です。ニンジ

図２ ニンジンの師部の細胞の全能性を実証したステュワートの実験

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ン根を輪切りにし、その篩管の部分を細かくアメリカにインディアナ大学というところ

切って、ココナツのミルクで培養します。いがあります。そこにキングとブリッグスといわゆるカルスというものを作って、試験管のう人がいて、1953年に次のような実験をし中で植物を育てて、成熟したニンジンを作っました。もともと１個だった卵が発生していたわけです。本来ならばニンジンは種をまいき、約7千個くらいになったときに、この卵て作るのですが、このときにはそうではなく、の細胞をバラバラに解離します。その解離しニンジンという個体の根の一部を元にして、た細胞の中から核を取り出して、核を除いた

そこから完全な植物体を再び作ったというこ

未受精卵の中に入れていきました。この人たとです。つまり、おしべとめしべの受粉によ

ちは、発生の進んだ細胞の核の中にも個体をる生殖という過程がなく、スチュワードはこ発生する能力があるのかどうか、ということのような実験を行ったわけです。これがクロを調べたかったのです。もともと彼らはクローンニンジンです。このような方法で行えば、ーン動物をつくることが目的ではなく、核と同じ遺伝子をもつ個体をいくらでもつくれる

細胞質との関係、つまりそれぞれの細胞がつのです。それともう一つは、おしべとめしべ

くっている細胞質と核との相互作用を調べるの受粉という通常の生殖を通さなくて個体をために研究を行いました。そして成功してカ作ったことです。しかし、このクローンニン

エルをつくることができました。このようなジンを作る前にどういう実験があったのか。

ことがあって、発生が進んだ胚の細胞の核で本当の問題はもっと古くて、1939年にロシあっても、その段階の細胞には、そこから核アの人たちが、アメーバを用いて細胞質と核を取り出しても、１匹のカエルになる能力をの間の相互作用を研究したのがもともとの始持っているということを示しました。

まりです。

それから10年経って、1963年にイギリス

これから述べることは、脊椎動物で最初にのジョン・ガードンという人が、カエルのオ行われたクローン動物の話です。いまのクロ

タマジャクシ幼生を用いて実験を行いました。

ーンニンジンよりも話はもっと前にさかのぼ

オタマジャクシには、すでに頭とか色々な器ります。クローンニンジンの研究は1963年

官がありますが、その中から小腸という分化ですので、それよりも10年前にカエルを使っした細胞の核を取り出して移植したのです。

て実験がなされました。これは、いま色々な移植される未受精卵の方は紫外線で核を壊し研究室で使われているアフリカツメガエルとてしまい、そこに核を移植したのです。そのいうカエルです（図３）。これは野生型で体結果、すべてではありませんが、一部の細胞の表面は黒灰色ですが、この仲間にはアルビはそのまま分化していって、カエルになるこ

ノといって全く色素のないカエルもいます。

とを示しました。これが高校の教科書によく載っているクローンガエルの話です（図４）。
このときに多くの人たちは、腸の細胞の中には特別な核があって、特に生殖細胞系の核があって、それがここに入ったためにうまくいったのだろう、と言いました。小腸の核の移植はうまくいくが、他の器官など、ほかのものはあまり成功率が良くないということは、
当時の学会の大きな問題でした。ところがいま述べたように、ドリーが生まれたのも

図３ アフリカツメガエル
メスの背中にオスがしがみついて産卵をしているところ。
前肢のところに黒くみえるのが受精卵です。

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1997年のイギリスでしたが、この研究は、
もともとはイギリスの基礎科学の中にずっと

きの細胞の塊を取ってバラバラにして、その細胞を飢餓状態にしておいてから核を取って、除核した野生型の未受精卵の中に移植してクローンガエルをつくることに成功したわけです。
このことはどういうことかといいますと、
ドリー羊をつくった方法とカエルでやった方
法は、原理原則はほとんど同じだということです。ドリーの場合、羊の乳腺という細胞塊を使って、バラバラにして細胞培養し、その後、細胞を飢餓状態にして、その核を取って移植したわけです。ですからある面でいえば、ここで脊椎動物のクローンづくりの、共通の原理原則が見えてきました。しかも、それはほとんど同じシステムを使っていたということになります。
そうしてみると、クローン生物の考え方としては、１個体の中からある組織ならば組織をバラバラにして、そこから細胞の核を取り出して未受精卵に入れた場合、この個体が持
図４ クローンガエルのつくり方っている遺伝情報は全く同じですから、ここにできてきたカエルというものは、すべて同流れていたものから生まれてきたことでした。

じ遺伝情報を持った個体ということになりまですから、クローン羊が突然できてきたわけす。そういうことで、これをクローン動物、ではなく、イギリスの科学の中にこういう科

あるいはクローン生物といいます。それは個学の流れを徹底的に継承し、なおかつそれを体的に見れば全く同じものです。また、生物証明しようとする流れがあって、そしてこの学的にみれば、おとなになった成体の細胞に流れの礎を作ったのがガードンだったわけでも、基本的には受精卵と同じ遺伝子（量と質）す。

を持っていることも示したのです。この事実

彼がやったことは、オタマジャクシの腸の細胞を取って核移植したわけです。そのときはその後の生命科学に大きな影響を与えました。

に多くの学者が、先ほど言ったように色々な

一方、生物の中で１個体の中に異なった遺意見を述べました。ところがガードンはそれ伝子を持つこともできます。それをキメラ生にもめげず、今度はたとえばカエルの皮膚を物といいます。たとえば先ほど述べたように、取ってバラバラにして培養しました。そしてアルビノという白いカエルと、野生型の黒いしばらく飼って細胞を飢餓状態にします。そカエルがいたとします。それが発生の途中のれから今度は核移植するわけです。そしてオときに前と後ろを切り分けて、くっつけて個タマジャクシ、あるいはカエルにすることに体に発生することができます。前は白くて、成功します。彼が使ったのは、皮膚、そして後ろは黒いようなカエルができます（図５）。

一番最後にやったのは水かきです。水かきとこのように、一つの個体の中に二つ以上の遺いうのは、ある面で一番分化した細胞です。

伝子が混ざったものができたとき、それをキそのときの方法は、アルビノのカエルの水かメラ生物といいます。
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卵を持ってきます。初期発生の卵の頃に細胞をくっつけて融合させる方法があります。そうすると、茶色と白色の細胞が一緒の一つの塊になります。そして、この卵は白と茶色が混ざっているのですが、
あたかも１個の卵のようにして発生します。そして、このようなキメラをつくったマウスが生まれてきます（図８）。これも生物が持つ一つの特徴で、初期の頃に細胞数を増やしていくと、できる個体は一般的に大きな個体になってきます。
細胞数は減らしてもできますし、最終的
図５ クローンガエルとキメラガエルのつくり方の模式図個体内で同一の遺伝子をもつものがクローン生物で、１個体の中に異った遺伝子をもつ細胞集団をもつときキメラ生物という。

にはマウスはマウスというものをつくるわけです。このようにしてキメラマウスというものができるわけです。

では、キメラ生物というのは実際に存在す

マウスというものを一般的に考えますと、るのかということです。クローン生物というこういうものをつくるときには一番つくりにことは、同じ遺伝子を持つ羊、あるいはカエ

くい動物です。ドリーはなぜクローン羊としルがたくさんできるということです。キメラてうまくいったかというと、羊というのは哺生物というのは、一つの個体中に異なった遺乳動物の中では比較的こういう操作がしやす

伝子集団を持つということですが、そういうくて、なおかつクローンならばクローンとい生物が持つ調和能力ということを考えてみた

う細胞をつくるには非常に適したものだからいわけです。

です。ではヒトはどうかというと、つくりや

これは一つは、クローンガエルです。先ほすさからいうと羊のつくり方とネズミの中間ど述べたような方法で、アルビノという個体にあるといわれています。ですから、理論的から取ってきて核を移植しますと、明らかにこういうクローンガエルをつくることができます。全部遺伝子は同じです。そういうものをつくることができます（図６）。
これはキメラのアホロートル（図７）で、同じ両生類の仲間ですが、黒い色の方が野生型で、白い色の方がアルビノです。明らかに異なった遺伝情報を持つ二つの細胞集団が存在して、見かけ上は調和の取れた形をつくっていくわけです。そういうものができるものとできないものがあります。一般的にいうと、サンショウウオなどは比較的つくりやすい方のものです。
マウスというのは、いま哺乳動物の中で非常によく研究されている動物です。では、マウスはキメラマウスができるかどうかということです。白いマウスと茶色のマウスの受精
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図６ クローンガエル（ガードンによる）一匹の成体のカエルから組織を切り出して、細胞にバラバラにした後、そこから核を取り出して、アルビノの未受精卵に核移植してクローンガエルをつくった。

そこにこういう正常な、たとえば乳腺
ならば乳腺の細胞から核を取ってきて、その核を除核卵の中に入れていきます。
そうして増やしていって、発生させていく。この細胞は、もともとは乳腺という体細胞でした。体細胞からそうい
うものをつくっていく。体細胞ですので、われわれヒトでいえば60兆の細胞がありますから、極端にいうと、60兆の細胞があってうまく細胞をばらばら
図７ キメラアホロートル
野生型（黒）とアルビノ型（白）を神経胚のときに融合させてつくり出した（森脇による）。

にしていけば、60兆のある人のコピーができる可能性を示しています。もちろん、移植した核がすべて胚や個体ににはクローン人間はできるということになり発生するわけではありませんが、そのようなます。もちろん、倫理的な大きな問題があっ可能性があるということです。

たり、いま法律では禁止されているのででき

今ではドリーが成長し、成体になっても生ませんし、クローン人間はつくってはならな

殖能力をもつことがわかりました。そして、いことです。でき方としてみれば、そのようドリー二世も誕生しています。

な生物が持つ能力ということを考えれば、そ
ういう位置関係にあるということです。

ところで、クローン羊のドリーができたときに、すぐに多くの国でクローン人間というマウスの場合ですが、さらに発展させて白ものに対して論議が起きました。そして政府

マウスと茶色いマウス、あるいは黒マウスとをはじめ、多くの国ではヒトのクローンをついう３種のマウスがいたときに、３種のマウ

くることをすぐに禁止しました。いまは法律スから胚発生の頃、初期の頃に胚細胞を取っ的には禁止されています。しかし先ほど述べて混ぜます。混ぜていくと、やはりこれらは混合しあって一つの塊となり、やがてキメラ
マウスをつくることができます。そうすると白のほかに黒が混ざったり、茶色が混ざっているように、細胞の混合した位置によってそれぞれの場所を占めるわけですが、マウスとして見れば、大きさは大きいけれども形はマウス以外の何物でもないわけです。生物にはそのように形をつくるということに対して、非常に強い調和能力、統御能力というようなものを持っています。色々な生物では、形づくりにおいて生物体は統一性をとる強い調和
能力を持っていることになります。このような胚の統一性をもつ能力こそ、生物の大きな特長といえると思います。
今度はまたドリーに戻りますが、ドリーの場合、卵があったときに、この核を除核します。あるいは紫外線で核を壊してしまいます。

図８ キメラマウスのつくり方の模式図5

たように、羊でできたときにマウスでは３年いうわけです。たとえば、これは卵というもかかるだろうと言われました。それはマウスのがあり、そこに精子が入っている走査型のというのは、いままでクローンマウスをつく

電子顕微鏡写真です（図９）。

ろうとしましたが、なかなか成功しなかったからです。

そうすると地球上で生命が誕生して以来、生物というものは生殖行動というものを通し

ところが生命科学というのは、哺乳動物なて雌の卵と雄の精子が受精し、発生して子孫

らば哺乳動物というものの壁が破れますと、を継続させ、種speciesというものを確立しその勢いは必ず次の動物に移っていきます。

てきました。ヒトの場合、たとえば60万年前先に述べたように、ドリーができたときに専に誕生したとしますと、そのあとずっと生殖門家は、マウスでは３年かかるだろうと言っというものを介して種の維持をしてきました。

ていました。ところが、実際にマウスの細胞卵も一つの細胞です。精子も非常に特殊化しから核を取り出して別の未受精卵に移植して、た一つの細胞です。この細胞と細胞というもクローンマウスがたった半年で成功しました。

のが完全に融合する現象は、自然界では受精

この仕事はハワイ大学にいる柳町さんというという現象のみです。しかもそれは同種間で人たちが行ったものです。このことは、一番は非常にスムーズにいきますが、異種間では難しいと言われるマウスでも、いままで３年受精が成立しないという仕組みを作っていまかかるだろうと言われていたものを、半年です。この受精こそが種の確立と同時に、生物やってしまったわけです。生命科学のスピーの連続性を持たせてきたわけです。

ドは、科学者が一般的に予見するよりもかな

図９は精子が卵に入ろうとしているところ

り速いスピードで、技術的にも知識の蓄積がですが、どれくらい難しいか、あるいは同種進んでいるということになります。

間ではどれくらい簡単に起こり、異種間ではそうすると、クローン動物ができるというどれくらいバリアがあって不可能であるかとことが、なぜそんなに問題かということにないうことです。卵があったとしますと、精子ります。一番の問題は、クローン生物は体細は同種であるとスムーズに呼びこみます。そ

胞を使って個体発生をしてある生物をつくる

して卵を守っているゼリー層の中のところにわけですが、生物の中で生殖という段階を通入りますと、非常にスムーズに動いていきま

さないことです。生殖という行動なくして個すが、異種の精子が来ても卵内に入ることは体発生することが一番の大きな問題だろうとできません。次のブロックは、精子が卵を自分と同じ仲間だと見分けたときに、先体反応というものを起こして、先体から特殊な物質を放出します。そして同じ種ですと、この物質によって卵膜が溶けていきますが、異種ではこういうことは決して起こりません。卵膜を溶かして入ってきますと、精子が持っていた遺伝情報がこちらに入ってきます。そして卵が持っている核と融合して、ここで初めて卵と精子が融合するわけです。これは自然界では通常異種間では決して起こりません。
いまは生殖技術が非常に発達して、ここに

図９ マウスの１個の卵にたくさんの精子が群がっているところ
この中で卵と受精できる精子は１個のみである（走査型電子顕微鏡で撮られたもの）。

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も一つの大きな問題が出てきています。たとえば、運動しないような精子があったときに、顕微注入で精子を卵内に入れてしまうわけです。そうすると卵と同じ種の精子であると、

かということですが、生殖作用を考えたときヒトの場合でいえば、お互いに引き合って融には、テロメラーゼというものが働き、寿命合します。異種では卵と精子の核はそのままを最大限に延ばしています。ところが年をとのところにいて、決して融合しません。とい

りますと、テロメラーゼの活性が落ちていき

うことは、色々な段階で卵と精子は分子同士ます。老化するとテロメラーゼの活性はほとでコミュニケーションしていることになりまんどなくなって、増殖が少なくなってくるし、す。あるいは細胞同士でコミュニケーション

テロメア自身も小さくなってきます。また、しながら、同じ種であればスムーズに融合しがん細胞のようになりますと、増えていくとますが、異種間ではそういうことをしないよ

いわれています（図10）。

うなシステムを作っています。そしてヒトな先ほどのクローン動物をつくるとき、核移

らばヒト、ホモサピエンスという種species

植をするわけですが、そのとき、移植する元を確立してきたわけです。あるいはイヌならの細胞が若い細胞か老化した細胞かによって、

ばイヌ、ネコならばネコというものができて染色体が少し変化した状態のものを移植した

きたわけです。そういう意味でいうと、生殖ことになります。そして、年をとった細胞か行動が種の確立に非常に大きな役割を果たしらの核を移植したということになりますと、ていましたが、クローン生物というのはそう個体としてみたときに、寿命というものにどいうことを飛び越えて、個体の形成を可能にのような問題が生じているか。あるいは老化してしまったというところに、生物学的に見とはどういうことか、ということを解く鍵にれば非常に大きな問題があります。

もなります。

それからもう一つ、クローン動物の中でいこれは、いま絶滅の危機に瀕しているトキ

いますと、クローン動物についてまだわからです（図11）。私自身、生物学を始めた一つ

ないことはたくさんあります。たとえば、わの大きな理由は、トキを増やしたいというこ

れわれが50歳ならば50歳となったときに、細胞というのは年を数えていると言われます。あるいは、それなりに若い人とは違った記憶を、細胞の中に持っていると言われています。
その一つが、細胞の核の中にある染色体のテロメアというものです。テ
ロメアを長く持つものと短いものがありますが、一般的にこのものが細胞の年を数えていると言われています。
最近問題になっている、老化の問題です（図10）。
そういうふうにしてみると、核移植によって個体というものができましたが、染色体の中まで変えることはできないのではないか、ということが議論されています。その一つがテロメアの長さです。テロメアというのはどのようにして考えたらいい

図10 染色体の中のテロメアの長さと細胞の寿命との関係の模式図
若い細胞ほどテロメアは長く、またテロメラーゼの活性は高い（石川冬木より）。

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ます。SFに近い話かもしれませんが、マンモスの核をゾウの細胞に移植する計画を行って、マンモスを再複しようとする話もあります。
いまの問題を整理してみますと、本来ならば正常な個体発生では卵と精子というものが受精して、未分化細胞から幼体になっていき、成体になっていき、老化して死んでいきます。
ところがクローンという技術を使って、たとえば成体のものから未分化な細胞の状態をつ
図11 トキ（朱鷺）現在、日本産は一羽いるのみで絶滅にひんしている。

くり出したり、あるいは除核した卵の中に、成体から取り出して培養した細胞の核を入れたわけです。そうすると、まだよくわからなともありました。いったい、種の保存にはどいところはありますが、そこで新しく生じた

れくらいの数の個体が必要なのであろうか。

個体は、ある面でいうと寿命が短いのではな

あの美しいトキの舞う姿をもう一度見たいといかということです。

思いました。もしもトキの細胞があれば、現そうするといまの科学では、短くなったな

在の核移植によって可能かもしれない。これらばもう少し長く延ばせないかという研究もについては、実はすでに細胞そのものは保存進んでいます。そのときの一つの方法としてしてあり、これを培養することも一部始めては、細胞の寿命に関係しているといわれるテいると聞いています。そうすると、もしもト

ロメラーゼの活性化、あるいは老化を抑制しキのように絶滅に瀕している種があったときているような因子がいくつか見つかっていまに、クローン動物というようなテクニックをすので、そういうものをこの核や染色体の中使えば、再複できるのではないかということに遺伝子を導入することによって、不足分をです。

追加し移植してやるといったことがあります。

たとえば、トキの仲間でショウリョウトキ

あるいは最近の言葉で言えば、再生医療といとかクロトキというものがあります。これら

うような問題が出てきています。そういったのトキはニッポニア・ニッポンという本来のことが、寿命というものに対して問題解決へ

日本原産のトキではないのですが、たとえばのアプローチを示しています。

クロトキの細胞の中にニッポントキの遺伝情臓器形成についてはあとでまた述べますが、報を持った核を移植して入れてやって、入れ臓器形成も色々な意味での寿命とか、病気にられた細胞の中で核と細胞質がうまく調和し対する個体の早まる死をさらに延ばす、といたときには、あるいはトキを再複できるかも

うところに大きく関与しています。

しれません。これはやってみないとわからないことです。

そうしますと、クローン生物というものが持つ生物学的な意味を考えますと、一つは生そこに生物学的な基本的な問題として、核体を構成している多くの細胞、つまりわれわと細胞質の関係、つまり移植する核とそれをれの体の色々な分化した細胞は、すべて同じ

受け取る細胞質の相互作用がマッチするか、遺伝子情報を持っていることになります。受マッチしないかということによっても、また精卵のときに１個だった遺伝子情報と、いま個体というものがどのように発生していくか

ここにあるわれわれの皮膚が持っている細胞という問題も生じます。クローン生物の技術は、同じ遺伝子情報を持っていることを示しはそういうところに役立つ可能性を秘めてい

ています。

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２番目は、受精を経ずに個体をつくることができるということです。これまで
長い間、行ってきた卵と精子が融合し、受精という生殖というものを行わない。
つまりいままで長い間、各々の種が行ってきたナチュラルヒストリーとの関係か
らは外れて、全く違った人為的な方法で生じた生物ということになります。こういう生物をどのようにして考えるかとい
うこともこれから重要になってきます。
３番目は、同一の遺伝子を持つ個体をつくるということで、クローン個体の問題です。先ほど述べたように、クローンガエルはすでに良く知られています。あるいは多くのところでやっているのは家畜です。たとえば非常に優秀な家畜がいたとします。その家畜を増やそうとした
場合、確実な方法はクローン動物、牛な図12 脊椎動物の初期発生における形態の類似性から共通のボディープランが予測される

らば牛のいい肉を作る、あるいはよく乳を出すというようなことで、そういう家畜のえるのですが、実際の各々の動物の、発生にことで考えれば、同一遺伝子を持った優秀なおける初期の段階、つまり発生の初期の段階、個体をつくるということは、非常に有用だと

たとえば幼生期を見たときには、これはほと考えられます。そのような研究もクローン個

んど同じ形をしています。これを見てヘッケ体として研究されています。

ルという人は、いまから100年余り前ですが、４番目は、核と細胞質の相互作用と寿命と「個体発生は系統発生を繰り返す」というこの関係の問題です。細胞内の情報処理で最もとを述べたのです。そのときに、同じ形をつ

基本的な、核と細胞質の情報はどのようにしくるならばそこには共通の 個体のもつ歴史 、てなされているのか。あるいは核の中では染つまりヒストリーとシステムがあるだろうと

色体は細胞質によってどのような影響を受け考えたわけです。そして現代生物学は、まさているかというような、非常に重要な学問的にこのことを改めて分子の言葉で考えてみよな問題と、細胞の寿命は何によって決められうということになります。

ているのかという問題を含んでいます。この

たとえば、現在色々な国で実験動物としてようなことがクローン生物学の今後の問題と使われているツメガエルというものを考えた

現状の問題点です。

ときに、この卵の直径は1.2ミリです。ニワ

次は、生物学周辺からみた人工臓器の研究

トリの卵は５〜６センチあります。ところが、です。特に、私自身は発生生物学というもの

マウスやヒトの卵などでみますと、これはをやっていますので、その臓器形成について

0.1ミリですから100ミクロンくらいです。カ

述べてみたいと思います。

エルの卵からみれば、直径で12分の１の大きそこで考えることは、たとえばここに書いさです。そして最近使われているゼブラフィてあるのは、サカナであり、カエルであり、ッシュなどは、ちょうど１ミリです。卵の大トリであり、マウスなどの動物です（図12）。

きさは、出発点は違いますが、ある段階の形

そうすると、卵の大きさは少し違うように見は非常によく似ています。最終的な形はそれ
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には三次元の構造があればいいわけですが、これには軸が必要であり、頭尾の軸、背腹の軸、あるいは左右軸という３つの軸です。わ
れわれの体もそうで、頭足の軸と背中と腹側の軸、左右軸の三次元ですべての生物の形が決まるわけです。その中に色々な器官が詰めこまれていくわけです。
どうしてそんなにうまく、われわれの形ができてくるのだろうか。あるいは、生物たちはどうしてそんなにうまくできるのかということに対して、二重勾配説という考え方があります。それは、神経をつくるようなｎという因子と筋肉や脊索などを作るｍという因子の二つが、ともに卵や胚の中で勾配をつくっており、その勾配があったときに、生物とい
うのはうまく調和のとれた形がつくれるのであるということです。図14はトイボーネンとサクセンという人が1955年にこれらについて提唱したモデルです。
しかし、これよりも６年前の1949年、山図13 正常な発生過程における共通システム

田常雄先生が戦争の中でも研究し、この二重ぞれ全く違うわけです。そうすると、卵から勾配説について日本文で発表しています。私

幼生の間をどのように考えるかということではその本を持っていますが、わら半紙の茶色す。そうしますと、図13のようにツメガエ

い紙に日本語で書いてあります。『新しい生ル、あるいはイモリの卵が発生してカエルや物学』という本です。ところが、あまり世のイモリになっていく。一方、ヒトの卵のように発生していくと、色々な器官をつくって胚がヒトになっていくわけですが、その途中の様子を比べてみます。図のように示してあるのは中枢神経です。その下部に位置するのは脊索です。そのような並び方を見ましても、
あるいは基本的な器官を比べてみても、脊椎動物であれば共通の器官形成のシステムがみられることが想像できます。どこまで同じかという問題もありますが、そういうことを考えながらアプローチしてみたいと思います。
そうしますと、もともと１個の卵が、いっ
たいどういう過程と変化を伴って発生を進めているのかをみたとき、その過程に大きなブ
ラックボックスがあります。そのブラックボ
ックスを通過して、ある一定の時間の経過とともに一定の形ができます。形ができるとき
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図14 トイボーネンとサクセンの二重勾配説
動物の初期発生での形づくりには２つの因子、中胚葉化因子（Ｍ）と神経化因子（Ｎ）とが各々、勾配をつくっており、その２つの因子の混ざり方によって体の部域が決められる。もしＮ因子だけが多いと頭部の前方（Ａ）、Ｎ因子と少量のＭ因子が加わると頭部の後方（Ｄ）、Ｍ因子が多量に加わると胴尾部（Ｓ）が形成される。
（トイボーネンとサクセン，1955年より）

図15 両生類の初期発生にみられる中胚葉誘導と神経誘導を通しての形づくりの概略図中に出ませんでした。その後、1958年に英ないかということになります。

文で発表しましたが、1949年のものとほと

これは、先ほど専務理事の挨拶の中でありんど同じものでした。いずれにしても、二つましたように、1924年にシュペーマンとマの物質の勾配が重要であるということです。

ンゴルドという人（図16）が、生物の形はそうすると、ｎとｍの因子はお互いにどうい

最初から決まっているのではなく、ある形づう関係にあるかということについて考えてみ

くりのセンターともいうべきオーガナイザーたいと思います。

（形成体）というものがあって、この形づく

図15はカエル胚の発生を述べていますが、りのセンターができることによって、それがもともと１個だった卵は卵割して細胞数を増

実際は形をつくるのである、ということを述していきます。そうしていきますと、植物半べます。その本体についてはなかなかわかり

球側から動物半球に向かって、新しい分子がませんでした。このようなｍ因子、あるいは出てきて中胚葉域をつくる。つまり、筋肉や神経をつくるようなｎ因子を見つけることを、脊索などをつくることがまず最初に重要なこ

1924年以降ずっと長い間、世界中で非常にとで、それを中胚葉誘導といいます。中胚葉

たくさんの人たちがやっています。日本でも、誘導が起こったあと、その部分の細胞は陥入していって、外側の外胚葉に対して前脳、後脳、脊髄というわれわれの中枢神経をつくっていきます。そして幼生になりますと、一定の形ができてきて、頭尾の軸、背腹の軸、あるいは左右軸、それから色々な器官が全部決まった配置にきちんと収まってくるわけです。
どうしてそこまで動物はうまく制御できるのかということを考えると、逆に戻って考えれば、ｍ因子といわれる中胚葉誘導因子が見つかるならば、形つくりというものが理解できるのでは

図16 シュペーマン（左）とマンゴルド（右）二人は卵の中に形づくりのセンター オーガナイザー（形成体）があることを1924年に発見した。

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ほとんどの発生生物学を持つ生物学教室は、

るいは筋肉や脊索などをつくる特定の物質は

この問題の物質を明らかにしようとする研究

なかなか見つかりませんでした。

を行っていました。ところが、このものはな

私自身も困って、ニワトリの胚から物質探

かなか見つかりません。私自身もこれに興味しをしたり、フナの浮き袋の中にあるとか、を持って17年間やるわけですが、なかなか見カエルの皮膚の中にあるとか、色々なことをつかりませんでした。

試みました。最終的にはヒトの培養上清の中

それでは、実際にどのようにしてその物質

から物質を探すことにしました。色々な細胞を探そうとしているか、ということです。

の培養上清の中で、白血病由来の細胞の上清

図17にありますように、胞胚という時期にをアニマルキャップの入っている培養液に入なります。胞胚というのはだいたい７千個くれると、筋肉や脊索などを分化誘導する物質

らいの細胞があり、その７千個のうちアニマが含まれているということを見つけました。

ルキャップといわれる１千個くらいの細胞は、それを精製していきます。そして、ものにぶ

全く未分化の、白紙の状態の細胞です。そのつかるわけですが、そのときもう一つここで細胞を切り取ってきて、ある特定の物質を入重要なことは、このアニマルキャップの細胞

れて、分化を制御します。これをアニマルキの性質です。これは、あとで述べる哺乳動物のES細胞と比較的似ていて、未分化な多分化性の細胞ということです。ES細胞（エンブリオニック・ステム・セル）というのは、哺乳動物の全能性を持った細胞です。両生類では胞胚の動物極側にこのような性質を持った細胞があります。それを使ってバイオアッセイという生物検定の方法をするわけです。
そして誘導物質を探します。

図17 アニマルキャップアッセイ法

途中、色々な試行錯誤はありましたが、最終的にはアクチビンという物質ャップ・アッセイ法といいます。何も入れなにぶつかりました（図18）。アクチビンといければ不整形表皮のままですが、ある特定のう物質は、現在ではTGF-βスーパーファミ

物質を入れて、たとえば頭の構造をつくった

リーという細胞成長因子の中に含まれていまらそれは神経誘導としますし、あるいは胴尾す。これは正常細胞をがん細胞に形質転換す部や特に筋肉や脊索などをつくったら、それる因子として見つかったものです。その他には中胚葉誘導とします。

は骨形成因子とかVg-１、Dpp、ミュラー管

そのようにして、色々な人たちが色々な物質を、アニマルキャップ・アッセイ
法を用いて分化を起こさせることをやりました。私が調べただけでも５万種類あまりの物質が調べられています。実際には世界中でその数倍が調べられているはずです。論文になっただけでも数万あります。それでも、ある特定の物質を与えて、この未分化細胞塊（アニマルキャップ）を頭にしたり、胴尾部にしたり、あ12

図18 アクチビンとTGF-βスーパーファミリーに属する因子

などの他に、ノーダルというのは最近、臓器形成においての左右を決定する因子としていわれている物質です。そういった、体の中で非常に重要な働きをする一群の物質の中の、
アクチビンというものを見つけたわけです。
アクチビンというのは、私たちが構造決定をする１年前に、われわれも全く知らなかったのですが、ホルモンとしてアメリカのギル
マンというグループが見つけていました。それから、日本の「味の素」の江藤さんたちのグループが、白血病の細胞を赤芽球に誘導す
る分化誘導転換因子としても見つけています。
そういうものと同じものであるこのアクチビンＡというものに、われわれはぶつかったわけです。幸いなことに、この物質は脊椎動物
では非常によく保存されていて、たんぱく質
は分子量で２万５千でした。カエルと人では、Ａは85％、Ｂは95％同じで、ほぼ同じもの

図19 アニマルキャップアッセイ法によるアクチビンの分化能でした。こういう、アクチビンという分化誘

るいは神経ができています。それを高濃度に導物質がたんぱく質として見つかりました。

しますと脊索ができています。脊索ができたでは、このたんぱく質を未分化細胞（アニマことはどういうことかというと、シュペーマ

ルキャップ）に与えてみたらどういうことがンたちが言ったオーガナイザーのセンターの起こるか、ということを次に述べます。

あの部分をつくることができたのです。つまアニマルキャップ法を用いてアクチビンのり、試験管の中で未分化細胞からアクチビン

分化誘導能を示したのが図19です。何も与を与えることによって、脊索をつくることもえないと不整形表皮のままです。ところができたわけです。

0.5ナノグラムという非常に低い濃度を与え

このようなことを、濃度とできた組織でグ

ますと、風船のように膨らんで中に血球をふラフ化してみます。そうしますとこういうこくみます。それから、10倍の５ナノグラムをとになります。図19の左側の方をみますと、与えますと、この外植体はギューッと伸びて、横軸の方にアクチビンの濃度をとります。縦また引っ込んだり、色々な運動をしていきま軸にできた組織の形成率をとります。アクチ

す。３日くらい経って針で突くとピクッと動ビンを与えなければ、アニマルキャップといきます。ということは、この中に筋肉や神経

うものは全部不整形表皮のままです。何も分があることを意味します。さらに10倍の50化しません。ところが低濃度で与えますと、

ナノグラムにしますと、丸いボールになりま

このように血球や体腔上皮というものができす。外からだけではわからないので切片にして、だんだんアクチビンの濃度を上げていくてみますと、網目状の脊索ができます。そうと筋肉ができてきて、一番高い濃度にします

しますと、何も与えなければ不整形表皮のまと脊索ができてきます。ということは、このまで構造はできていませんが、低濃度にしまグラフから見ますと、低濃度では腹側の血球

すとここに血球ができています。そして、体をつくっていき、濃度を高くすると背側の脊腔上皮と表皮ができています。さらに中濃度

索や筋肉などをつくるというようにして、勾にしますと、ここに筋肉ができています。あ配の概念と一致する物質でもあったわけです。
13

図20 アクチビン処理による筋肉分化（a）未処理で不整形表皮（対照群）。
（b）アクチビン処理した後の組織切片像。Ｍusが筋肉、Ｎtが神経を示す。（c）
ミオシン
抗体で筋肉分化をみる。（d）
α-アクチン遺伝子の発現で筋肉分化をみる。1.未処理 2.bFGF 50ng 3.アクチビン10ng

先程のべたように、勾配の概念は形づくり

きてくるか、ということを調べることになりの中で非常に重要だと述べましたが、そういます。そういうことが試験管の中でできるよ

うものとして当時まで知られていたのは、物うになるということです。そのためには、こ質としてヒドラのみ一つありましたが、ヒドれが本物の筋肉であるということを証明しなラ物質は必ずしもこのような勾配を示しませければなりません。それを証明してみます。

ん。ですから、いまのところ最も強い中胚葉

一つは、筋肉に特異的なミオシン抗体とい誘導因子として、なおかつこのような勾配をうものを使ってみます。外植体（アニマルキ示す物質として、アクチビンというものがあャップのこと）がここにあって、筋肉に特異るわけです。

的なミオシン抗体を使って調べると筋肉が特いまのことを少しまとめてみますと、未分

異的に光るわけですが、全く正常な筋肉の光化細胞を取ってきて、色々な濃度のアクチビ

り方と同じように光ります（図20c）。あとンで処理します。実際は３時間の処理で十分は、たとえばＣプロテインやトロポニンとか、ですが、何も処理しなければ不整形表皮のま筋肉を構成する特異的なたんぱく質を使ってまで、低い濃度では血球ができてきます。そも、やはりここだけ特異的に染まります。そして中濃度では筋肉が、高濃度では脊索がでれ以外のすべて筋肉に必要なたんぱく質を発きるということを述べました。そして色々な現していることもわかりました。それゆえ、組織をつくっていく。問題はこれからの臓器

このものは未分化細胞に５ナノグラムのアク形成とその分子生物学とが結び付く大切な方

チビンを加えれば、そこに新しく筋肉ができ法をいくつか提供することになります。

てくるということを示します。たんぱく質レ

一つは、たとえば筋肉の研究は非常によくなされていますので、正常な胚のものと試験管内で未分化細胞を用いてアクチビンでつく

ベルでは、正常胚の筋肉と全く同じだということがわかりました。
それでは遺伝子レベルではどうかというと、った筋肉は同じか、という問題があります。

その一つとして筋肉に特異的なα-アクチン

もしも同じならば、いったいどういう遺伝子というものが遺伝子としてマーカーになってのカスケードで、遺伝子が発現して筋肉がでいます。そうすると、アニマルキャップに何きたかということを調べる系にもなります。

も与えなければ、この遺伝子は全く発現しま

あるいは、血球はどうしてできてくるのかとせん。もう一つの中胚葉誘導因子である

いうことにもなりますし、脊索はどうしてでbFGF（ベーシックFGF）という繊維芽細胞

14

増殖因子ですが、そういうものを与えて、50

つが筋肉のためには必須の条件の遺伝子だとナノグラムまで濃度を上げたとしてもこの遺いわれています。ここまでわかっているので伝子は発現しません。ところが、アクチビン

すが、この遺伝子はどういう遺伝子によってを５ナノグラム与えますと、ちゃんと発現し制御されているかということは、全くわかってきます（図20d）。しかもこの量は正常発ていません。つまり、これらの遺伝子をコン

生の胚の量と全く同じです。しかも遺伝子がトロールしているその上流を解析することが発現してくるタイミングまで同じです。です

できるようになってきました。今回は述べまからアクチビンをアニマルキャップに与えた

せんが、この上流域には実はブラキュリといときと、正常発生で発生させた胚のものと、う遺伝子があって、この遺伝子を解析するこ遺伝子の発現の質と量、そしてタイミングまともできています。

で同じだということは、試験管内でアニマル

いずれにしても、アクチビンを加えるときキャップを用いた細胞分化が、正常発生におに、これらの４つの遺伝子を活性化することける筋肉の分化そのものを行っていると考えができるかどうをか述べます。そうしますと、ていいかと思います。

これはアニマルキャップという未分化細胞にそうすると、筋肉の分化ということを考え

アクチビンを加えた場合ですが、何も加えなるときに、どのようにして考えたらいいかとければ、先ほど述べた筋肉に関与する決定的いうことです。これは正常な発生過程におけな遺伝子は、何も発現しません。神経を誘導る筋肉の分化では、まず受精卵から、たとえするとされている、ノギンというたんぱく質

ば中胚葉というものができてきます。そのとを与えても活性化しません。ブラキュリとい

きに、先ほど述べたアクチビンというものがう遺伝子を単独で与えても活性化しません。

関与していると考えられます。そして筋芽細中胚葉誘導因子のbFGFというのがあります

胞があって、筋管ができます。そして筋繊維が、少しは活性化しますがあまり強くありまができますと、普通はこういうふうにして筋せん。ところが、アクチビンを10ナノグラム

肉というものができてきます。そのときに、加えますと、正常な幼生の筋肉分化のそれと筋肉ができるためには４つのキーの遺伝子、全く同じ量と質の遺伝子を完全に活性化する

これがなければ筋肉はできないという遺伝子

ことができるということです。ですから、アがあります。それはMyoDという遺伝子と、クチビンというものを未分化細胞に与えるとMyf５、MRF４とマイオジェニン、この４

きには、正常胚で筋肉が分化するときの必須な遺伝子を４つとも完全に開けてしまうということです。ですから、遺伝子を開けてしまった最初の引き金と、できてくる筋肉を比べたときには、正常発生で胚体内で起こっていることを、試験管の中で筋肉の分化をわれ
われは調べることができるということです。
その他色々あるわけで

図21 アクチビンの濃度を変化させることによって未分化細胞（アニマルキャップ）に色々な器官や組織を試験管内でつくることができる

すが、アニマルキャップという未分化細胞を使っ
15

てアクチビンで処理します。そうしますと、

小さな輪っかになって観察されます。一方、アクチビンの濃度によって色々な臓器を試験

これから行なおうとすることは、アニマルキ

管の中でつくることがわかりました（図21）。

ャップという未分化細胞に、レチノイン酸と

たとえば白血球ができます。それから、先ほいうビタミンＡの誘導体と一緒にアクチビン

ど述べたように筋肉ができますし、脊索もでを混ぜてやります。そうすると腎管ができてきます。最近、軟骨もできるようになりまし

きます（図22B）。できたものは形態学的にた。それから拍動する心臓もできますし、さ全く同じです。しかし、正常胚の腎管と試験らに濃度を上げていきますと、消化管、ある管内でつくったそれが同じかを、腎管に特異

いは肝臓をつくることもできます。あるいは、的に発現する分子マーカーで調べてみると、アクチビンとIL - 11というようなサイトカイ

正常胚で出る頃には外植体でも出るし、消えンを加えますとリンパ球をつくることができる頃には消えるというように、卵の中の正常

ますし、アクチビンとSCFを加えると赤血球な過程で起こる遺伝子発現と、試験管の中でをつくることができます。それから、アクチ

起こるものとは全く時間的に同じことである。

ビンとレチノイン酸というビタミンＡの誘導

つまり、同じような遺伝子の質と順序をもっ体を加えると、腎管（腎臓）をつくることがて出てくるということがわかっています。

できます。このように、色々な器官や組織ができてくることがわかりました。

いまの試験管内での腎管形成の系を用いて、腎管形成に関与する新しい遺伝子の探索がでそこで、腎臓について少し述べてみます。

きるのです。アニマルキャップにアクチビン

腎臓は生物にとって、特にヒトの場合、非常とレチノイン酸を３時間処理します。そしてに重要です。大切なことを肝腎というように、あとは洗ってしまうわけですが、４日間培養

肝臓と腎臓は非常に重要な器官なのです。腎します。そうすると、低倍率でみると100％臓というものがどうしてできるかということ

腎管ができてきます。これを拡大してみますです。多くの人たちが昔から試験管の中で腎と、このようにして腎管の管ができているの管をつくろうとしました。カエルの場合、一がわかると思います（図22B）。腎管だけは番最初にできるのは前腎です。そして陸に上できてきますが、ほかのものはできてきませがるようになると、中腎というものをつくりん。このようにして腎管をつくることができます。ヒトの場合、さらにその先の後腎といました。こうすれば、腎管はどのようにしてうものをつくります。ヒトの場合、前腎がで管ができてくるかということを、分子レベル

きて、中腎ができて、これらが消えてからその後、後腎ができますから、いずれにしても前腎をつくるということは、ヒトの腎臓形成を理解するうえでも非常に重要です。これを試験管の中でつくることができるかどうかということです。
卵を考えた場合、予定腎臓域は予定筋肉域より植物極側寄りのところにあります。それは発生過程を進めた場合、オタマジャクシになる頃には両側に腎管ができてきます。切片にすると、その腎管は16

図22 アクチビンとレチノイン酸による腎管形成と移植実験

で調べることができます。

sal-１という遺伝子がうまく働かないとどう

その方法ですが、いまアニマルキャップをいうことになるかというと、胎児のころに腎取ってきて、アクチビンとレチノイン酸を加臓がうまく形成されないわけです。重篤な腎えて３日間培養すれば腎管ができます。そう

臓病になってしまいます。ほかに鼻が小さくしたときに処理後、３時間後に、たとえばこなったり、耳が小さくなったりしますが、少こでゼロとして24時間後、48時間後というなくとも腎臓がうまく機能しないことはわかようにして、そこから遺伝子を集めるわけでっています。ということは、ヒトでもこのす。そこで特異的に発現している遺伝子を取

sal-１という遺伝子が腎臓形成において非常ってきます。そうすると腎臓形成にどういうに重要であることを意味します。病気と結び遺伝子が関与しているかということを調べるつくことができるわけです。

ことができます。

カエルのsal-３という遺伝子は、実際的にそのような方法の中の１つに、サブトラク

は腎管のところにちゃんと発現しています。

ションという方法があります。この方法で、腎臓形成に関与していることを示したものでとられた遺伝子が本当に腎管に発現しているす。

かを調べることによって、新しく腎臓形成に

このようにして、次々と新しく解析された

関与している遺伝子を見つけることができる

遺伝子を腎臓形成の発生過程の進行と結びつのです。こういう方法を使って、腎臓形成にけて考えることができます。そうすると、１関与している新しい遺伝子を探し出してきま

つは取れてきた遺伝子は単にカエルだけのもす。

のではなく、全部ヒトにもあるということでそういうものの一つとして、CIRP（コーす。そして腎臓形成には３つの段階がありま

ルド・インデューシブル・RNAバインディ

す。まず第１段階は、腎臓をつくるときの初

ング・プロテイン）という遺伝子が取れてき期の段階に働く遺伝子、つまりその方向に持ます。たとえば、われわれはゼノパス、カエっていくような遺伝子があります。そして第ルからそういうものを取ったわけですが、よ２番目に働く遺伝子は、たとえば先ほどのくよく見ると、ラットやマウスやヒトにも存

CIRPとかsal-３などは、腎形成における形態

在し、それらの遺伝子を比較してみると、非形成に関与する遺伝子だと考えられます。そ常に高い共通性を持っています。腎臓形成でして第３段階の遺伝子は、腎臓が腎臓として発現する遺伝子は、カエルで発現するものは機能するための遺伝子、つまり機能をもつよ

いまのところほとんどマウスやヒトでも出てうな遺伝子です。そういうふうにして腎臓ときます。ということは、少なくとも共通の遺いうものはできてきます。

伝子を使っているということになり、しかもこういうことがわかることによって、たと全部腎臓に発現してきます。脊椎動物の初期

えばある人の腎臓がうまく機能しないといっ

発生においては、腎形成では共通性の高い遺たときに、どの遺伝子がうまく働かなくなっ

伝子を使っているということになります。

たためにそうなったのか、あるいは逆に遺伝

もう一つの遺伝子は、たとえばspaltファ子が過剰に発現しているとか、色々なことがミリーといわれるsal遺伝子というものです。

わかってきます。現在、腎形成に関係する40

この遺伝子は上記のような方法で取れたのでくらい遺伝子がわかってきましたので、腎臓

すが、ゼノパスのsal-３という遺伝子があり病というものの初期の段階での治療と診断とます。これはジンクフィンガーモチーフといいうところにも結びつきます。カエルで解析いまして、非常に特徴的な遺伝子の配列をしした遺伝子と共通性の高いヒトに取っていけています。1998年、ヒトのsal-１という遺伝

ばいいわけですから、そうすることによって子が欠損したものが見つかりました。ヒトのヒトにも応用ができます。
17

それでは、試験管の中でつくった腎管が本ています。それを蛍光顕微鏡で見ますと、対当に生体内で機能するかどうかということを

照胚では全部表皮に分化しています。一方、調べる実験です（図22A）。そのためにこう試験管の中でつくった処理したアニマルキャ

いうことをします。最初にドナーの卵にップを予定腎管域に移植しますと、正常胚とFDAという色素を注入し、卵を緑色に全部同じように腎臓ができてきます。それを蛍光色をつけてしまいます。そして、そこからの顕微鏡でさらに調べてみると、正常胚と同じ

アニマルキャップ細胞を切り出して、細胞をように腎管をつくっていることが証明されま処理し、移植することによって細胞の系譜をした。

調べることができます。FDAを注入された

さらにそれらの対照胚と実験胚を飼育し続胞胚のアニマルキャップを取って、アクチビ

け、１週間くらい経ちますと、予定腎管域をンとレチノイン酸で処理します。３時間処理除去してしまったものは水腫を起こして死んしてから洗って、17時間置きます。これだとでしまうわけです（図22C）。実際には８日

腎臓の分化方向に向いているわけですが、一で全滅してしまいます。腎管を取ってしまう方、宿主胚の方は20時間置いて、尾芽期胚とと水ぶくれを起こして死んでしまうわけです。

いうところに持ってきます。

ところが実験胚として移植したものは、このなぜこの時期に持ってきたかといいますと、ようにしてちゃんと腎管ができてきて、なおこの胚の時期では腎臓が外部に少し飛び出し

かつ１カ月あまり生きています（図22D）。

ていて、外から見て腎臓があるところが明確

現在では２カ月生きています。そのようにしにわかります。ですからそこを除去すればいて生体内で機能することもわかりました。

いわけです。そうすると、この部分の左右を次に心臓のことについて述べます。これは除けば100％腎臓はできません。そこに何も試験管の中でつくった心臓です（図23）。非処理しないアニマルキャップを対照実験とし

常にリズミカルに拍動しています。本当にリて入れます。一方、処理したアニマルキャッズミカルに打っているかどうかというのをやプを腎管除去域の部分に移植して、これが本ったのですが、温度によってちゃんとリズミ

当に機能するかどうかを調べます。そしてたカルに打っていることがわかります。

とえば５日後に移植片の様子を見てみます。

カエルは変温動物ですので、温度に敏感で、そうしますと、対照実験胚の方では、本来拍動数も温度によって変化します。正常なオ腎臓があるべきところに、外から見ても腎臓

タマジャクシの中の心臓と試験管の中でつくはありません。そして蛍光顕微鏡で移植したった心臓を比べてみます。１カ月経って、正アニマルキャップの細胞の様子を見ますと、常胚の心臓と比べてみると、試験管内でつく何も処理しない方の緑色の細胞は全部、表皮った心臓とではほぼ変わりない心拍数を示しの方に分化しています。一方、移植したものていることがわかります。それから、心臓のは腎臓のところに正常胚と同じようにできていて、しかも蛍光顕微鏡で見ますと、らせん状で管状に巻いています。ですから、少なくとも腎臓のところに移植したものは、腎臓の構造を取っているということが蛍光顕微鏡でわかります。
それをもう少しわかりやすくするために、これを切片してみます。そうしますと、対照
胚では本来ここに腎臓がなければならないのですが、そこには全くありません。空になっ18

図23 試験管内でつくった拍動する心臓

うすると、試験管の中で胴尾部をつくることができます（図24B）。一方、アクチビンを処理して、今度は10時間くらい置いて未分化細胞で同様にサンドウィッチ法でくるみますと、頭だけをつくることができます（図24A）。
試験管の中で未分化細胞とアクチビン処理片
だけをサンドウィッチしたときに、本当に頭や胴尾部をつくることができるかどうかということです。そうすると、処理した後、すぐにサンドウィッチ法を用いるように時間が短
いと、胴尾部だけをつくることができます。
処理した後、しばらくそのままにしておいて前培養時間が長いと、脳や目をつくったりして、頭部をつくります。しかも胴尾部のところを切片にしてみますと、脊髄があって、脊図24 アニマルキャップ（未分化細胞塊）とアクチ
ビンだけで体の部域化もつくることができる索があって、消化管ができて、正常な幼生と全く同じものをつくっています。また、胴尾Ａ 眼をもった頭部構造 Ｂ 胴と尾をもった胴尾部構造部の頭部側を切片にしてみると、耳胞があっ特徴である細胞の集合体というものを持ってて、後脳があります。また、頭部の部分を切います。それから骨格筋と心筋が最も違うの片にしますと、前脳があって、眼杯があっては、ここにIDといわれる介在板という構造

レンズがある、目があるというようにして、を持っています。これは心筋だけが持つ構造

正常な頭にあるべきものが全部あります。試です。試験管の中でつくった心臓も、そうい

験管の中でアクチビンと未分化細胞だけで、う構造をきちんと持っています。そういう意

体のほとんどすべての器官や組織を、部域性味でいうと、拍動するという機能も電顕の構をもってつくることができたわけです（図造レベルにおいても、正常な幼生の心臓と全24）。

く同じ心臓を試験管の中でつくったということになります。

そうすれば、アクチビン処理したアニマル
キャップをしばらく放置して前培養を長くす

これはアクチビンを高濃度処理してつくっれば、その中から神経に関与する遺伝子が採た毛細担管をもつ肝臓をつくったものです。

れるということを示しています。たとえばグ

それから試験管の中でつくった小腸です。ブルタミン合成酵素というような遺伝子も取れ

ラッシュボーダーといって絨毛がたくさんあます。グルタミン合成酵素の遺伝子は、神経

りますし、分泌性細胞がありますので、これ形成の時に働いていることがわかりました。

は小腸であることがわかります。もちろん器そこで、グルタミン合成酵素を働かせなくす

官特異的な遺伝子マーカーを使って証明もしるＬ - スルオキシイミンというものを溶液にています。

加え、その中で胚を育てます。そうすると、

最後に、動物の形づくりについての話をし正常なオタマジャクシは頭から胴尾までできたいと思います。アニマルキャップを切り出ますが、グルタミン合成酵素を働かせなくすしてきて、アクチビンで処理をします。１時ると、頭だけを欠いたような胴尾部だけのオ間処理してすぐに洗って、処理したアニマル

タマジャクシになってしまいます。グルタミ

キャップ片を未分化細胞塊（アニマルキャッン合成酵素は、初期発生において脳や頭部形プ）で、サンドウィッチ法でくるみます。そ成に重要な働きをしているのです。そういう
19

図25 発生過程における誘導作用とそれによっておこる遺伝子の発現と器官形成の流れこともわかってきました。
そうしますと、図25は縦軸に個体発生の時間をとり、横軸に各々の器官や組織ができクチビンに対する受容体があって、細胞内の情報伝達機構も、いま多くのところで調べられています。

るまでの時間をとっています。アクチビンをそうすると一つは、先ほどのアニマルキャ

未分化細胞に与えると、色々な遺伝子のカスップのような未分化細胞をどうしてつくるか

ケードで、たとえば中胚葉という筋肉や脊索ということが、これからの大きな課題です。

をつくっていくことができる。その途中で神一つは受精卵です。受精卵というものはもと経をつくるような因子が出てきて、さらに中もと全能性を持っています。あるいは受精後

枢神経をつくっていく。その途中でもう一つからの胞胚の一部を持ってくるということで、の因子が出てきて、今度は感覚器官をつくっ

アニマルキャップがあり、いままで述べたよていく。つまり、まず最初に中胚葉をつくっ

うに多能性細胞です。それから去年（1998ていき、そして中枢神経をつくっていき、そ年）からこの問題、つまり試験管内での臓器

して感覚器官をつくっていくというような、形成が一段と白熱を帯びてきたのは、ヒトの遺伝子の流れを分子の言葉でだんだんと説明

全能性細胞のES細胞という胚の中の細胞をできるようになってきているのが現状です。

使うことができるようになったからです。こここで示されたのは、われわれの研究室やれについてはあとで少し述べます。

他の研究室でクローニングされて解析されたもう一つは、われわれの体の中にも分化し遺伝子の一部を示したものです。いまはこれた組織や器官の中に幹細胞という未分化細胞がさらに詳しくなっています。

が潜んでいて、それをうまく取り出すことが実際にアクチビンは細胞の中でどのようにできれば、試験管の中で色々な臓器ができるして働いているか、ということについてものではないかということで、いま研究が盛ん

色々とわかってきました。細胞の表面にはアに進んでいます。その中の一つとして、骨髄20

中にそういう未分化細胞があるということがらないということはあります。

わかっています。それらから血球、あるいはいままで遠くに思えた私たち自身のヒトの筋肉などをつくる研究が進んでいます。もう問題そのものに関わる技術が、いま開かれよ

一つは、すでに分化した細胞をもう一度脱分

うとしています。しかし、そこにはまだまだ化させて元に戻す方法です。このような色々解決しなければならない技術的な問題や倫理な方法をもって、多能性の細胞をつくるとい的な問題、国民の中でのコンセンサスの形成

うことが、今後の大きな課題です。

など、色々な問題が山積みになっています。

特にこの問題に関しては、去年の11月に出このような時に生命科学を支え、見通していた『サイエンス』で、ヒトのES細胞である

ける哲学がいま必要になってきているのです。

全能性を持つような細胞を取り出し、細胞培

私たちの研究室には若い優れた学生や研究養に成功したということです。

員がいます。特に臓器形成についての実験はアメリカのウィスコンシン大学のトムセン

この仲間たちによってなされましたので、こらは、ヒトES細胞を培養し成功しました。

の場を借りて厚くお礼申し上げて、私の話は

彼はヒトの胚の中から内部細胞塊とよばれる

終わりたいと思います。ご清聴ありがとうご

部分の細胞を取り出して、培養して、増やし

ざいました。

ていって、それらの塊をネズミの皮下中に入れました。そうしたらこのヒト由来のES細胞が筋肉や骨に分化したということを報告したわけです。
現在では、ヒトでは人工的な皮膚の細胞をつくったり、あるいは肝細胞をつくる仕事がなされています。皮膚の細胞を培養して、たとえばやけどに使うというようなことは、すでに実用化されています。ヒトの培養細胞を使って治療に使う方法は、すでになされているのです。
最後に、クローン生物と臓器形成の持つ意
味を考えますと、第１は通常では見られないが、生物の持つ調和能力や分化能力による生命の奥深さというもの、生物というのは非常に複雑で、なおかつ奥深いものだということを理解させます。第２は生物に見られる共通性と特殊性という問題です。第３はそれから多様性の中での系統進化の理解です。４番目
は、臓器および組織形成における遺伝子発現の分子メカニズムを理解させます。５番目は、遺伝病や色々な疾患に対する再生医学への応用ということが、これからの中心課題になると思います。あるいは、畜産関係や品種改良への応用ということも、たぶんこれからもっとなされるでしょう。ただし、そこには生命倫理との関係をきちんとしておかなければな
21