私たちを人間たらしめているものは何か?その答えは、見落としがちなDNAにあるかもしれません。

私たちを人間たらしめているものは何か?その答えは、見落としがちなDNAにあるかもしれません。生物学

私たちのDNAは、進化的に最も近い親戚であるチンパンジーのDNAと非常によく似ています。このたび、スウェーデンのルンド大学の幹細胞研究者らは、これまで見過ごされていたDNAの一部、いわゆるノンコーディングDNAを発見しました。

このノンコーディングDNAが、人間の類似性にもかかわらず、人間の脳の働きが異なる理由を説明する一因となっているようです。この研究は、Cell Stem Cell誌に掲載されました。

チンパンジーは、進化的に見て私たちに最も近い生きた親戚であり、私たちの親族関係は共通の祖先に由来することが研究で示唆されています。

しかし、約500〜600万年前に両者の進化の道が分かれ、現在のチンパンジーと21世紀の人類であるホモ・サピエンスが誕生しました。

今回、ルンド大学の幹細胞研究者たちは、人間とチンパンジーの脳を異なるものにしているDNAが何であるかを調べ、その答えを見つけました。

「私たちは、生きている人間やチンパンジーを研究する代わりに、実験室で培養した幹細胞を使用しました。幹細胞は、ドイツ、アメリカ、日本のパートナーが皮膚細胞から再プログラムしたものです。脳細胞に成長させた幹細胞を調べました。」研究を主導したルンド大学の神経科学教授、Johan Jakobsson氏は説明します。

研究者たちは、この幹細胞を使って、人間とチンパンジーの脳細胞を特別に培養し、2つの細胞タイプを比較しました。

その結果、人間とチンパンジーはDNAの一部を異なる方法で使用しており、それが脳の発達にかなりの役割を果たしていると思われることがわかりました。

「私たちのDNAの一部が異なることがわかったのは予想外でした。それは、これまで『ジャンクDNA』と呼ばれていた、いわゆる構造上の変異体であり、長い間、機能を持たないとされてきた反復的なDNAの文字列です。これまで研究者たちは、タンパク質を生成する遺伝子があるDNAの部分に答えを求めてきましたが、この部分はDNA全体の約2%しか占めておらず、違いの例を見つけるためにタンパク質そのものを調べていました。」

チンパンジーの神経幹細胞

チンパンジーの神経幹細胞©Johan Jakobsson

このように、今回の発見は、違いがタンパク質をコードディングする遺伝子の外側にあるように見えることを示しています。

これは、機能を持たないと考えられていた「ジャンクDNA」と呼ばれる、DNAの大部分を構成する部分です。

「このことは、ヒトの脳の進化の基盤は、おそらく従来考えられていたよりもはるかに複雑な遺伝子メカニズムであることを示唆しています。私たちの結果は、脳の発達にとって重要であったことが、かえって見落とされていた98パーセントに隠されているのではないか、ということを示しています。これは驚くべき発見です。」

ルンド大学の研究者が使用した幹細胞技術は画期的で、このような研究を可能にしました。

この技術は、2012年のノーベル生理学・医学賞で認められました。

特殊な細胞が再プログラムされ、あらゆる種類の身体組織に成長することを発見したのは、日本人研究者の山中 伸弥氏です。

ルンド大学の研究者たちの場合は、脳細胞へと成長させた。この技術がなければ、倫理的に問題のない方法で、人間とチンパンジーの違いを研究することはできなかったでしょう。

なぜ研究者たちは、人間とチンパンジーの違いを調べようと思ったのでしょうか?

「『人間を人間たらしめているものは何か』を理解するには、脳が鍵になると考えています。人間が社会を築き、子供を教育し、高度な技術を開発できるような脳の使い方ができるようになったのはなぜなのか。魅力的ですね!」

Johan Jakobsson氏は、今回の発見が、将来的には、人間に特有と思われる精神疾患である統合失調症などについて、遺伝子に基づいた答えを導き出すことにも貢献すると考えています。

「なぜなら、コード化されたDNAの2パーセントをさらに研究するのではなく、100パーセントすべてを深く掘り下げなければならなくなるかもしれないからです。」

Published by Lund University. Pia A. Johansson et al, A cis-acting structural variation at the ZNF558 locus controls a gene regulatory network in human brain development, Cell Stem Cell (2021). doi.org/10.1016/j.stem.2021.09.008
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