人間が赤ちゃんを産むのが難しい理由

ヒト科が赤ちゃんを産むのはなぜ難しいのか、研究者は胚に着目し説明しています。

The study, published in PLoS, Biology, explaining why fish embryos are fine but sadly humans’ embryos often don’t survive, has implications for the treatment of infertility.

参照元：https://www.bath.ac.uk/announcements/why-it-is-so-hard-for-humans-to-have-a-baby/
– バース大学 University of Bath. 5 July 2022 –

バース大学ミルナー進化学センターの科学者による新しい研究は、ほとんどのヒト胚が非常に早い時期に死ぬ理由を「利己的な染色体」が説明していることを示唆しています。

PLoS, Biologyに掲載されたこの研究は、魚の胚は大丈夫だが、悲しいかなヒトの胚はしばしば生き残れない理由を説明しており、不妊症の治療にも影響を与えるものです。

受精卵の約半数は、母親が妊娠に気付く前に、ごく早い段階で死んでしまいます。

悲劇的なことに、妊娠に成功した受精卵の多くは、数週間後に自然に流産してしまうのです。

このような流産は、非常によくあることであると同時に、非常につらいことでもあります。

ミルナー進化研究所の所長であるローレンス・ハースト教授は、何十万年もの進化にもかかわらず、なぜ人間が子供を産むことが比較的困難なのかを調査しました。

このような早死の多くは、胚の染色体数が間違っていることが直接的な原因です。

受精卵には46本の染色体があるはずで、そのうちの23本は母親から、23本は父親から精子に受け継がれたものです。

ハースト教授：非常に多くの胚が染色体の数を間違えており、多くは45か47で、その殆どが子宮の中で死んでしまいます。21番染色体が3本あるダウン症のようなケースでも、悲しいかな、約80％は出産に至らないのです。

では、なぜ1本の染色体の増減が非常に一般的で、しかも致死的なのでしょうか？

ハースト教授はいくつかの手がかりを得ました。

第一に、胚が間違った数の染色体を持っている場合、それは通常、卵子が母親の中で作られるときに起こるミスであって、精子が父親の中で作られるときには起こりません。実際、70％以上の卵子が間違った数の染色体を持っています。

次に、卵子が作られる2つのステップのうち、最初のステップで間違いが起こります。

この最初のステップは、以前から注目されていたように、プロセスを妨害する突然変異に弱いです。

突然変異は、「利己的に」卵子の50％以上に忍び込み、パートナーの染色体を強制的に破壊することができます。

このプロセスはセントロメア駆動と呼ばれます。

これはマウスでよく研究されていることで、ヒトでは長い間疑われており、以前は染色体の損失や増加の問題に何らかの関係があることが示唆されていました。

ハースト教授が注目したのは、哺乳類では、これを行おうとして失敗し、染色体が 1 本多すぎたり 1 本少なかったりする卵を生み出す利己的な突然変異が、進化的に はまだましである、ということです。

哺乳類では、母親が子宮の中で発育中の胎児に絶えず栄養を与えるため、欠陥のある卵から発育した胚は、満期まで育てられるよりも早期に失われる方が進化上有利なのです。

つまり、生き残った子供は平均より良い成績を残すということです。

ハースト教授：卵子を作るこの最初のステップは奇妙なものです。一対の染色体のうち、片方は卵子に向かい、もう片方は破壊されます。しかし、もし染色体が破壊されることを『知っている』のであれば、いわば失うものは何もないのです。

最近の驚くべき分子的証拠によれば、ある種の染色体はこの最初のステップで破壊されそうになるのを察知すると、破壊されないようにするためにその行動を変え、染色体の損失や増加、そして胚の死を引き起こす可能性があることが判明しました。

ハースト教授：驚くべきことは、もし胚の死がその母親の他の子孫に利益をもたらすなら、利己的な染色体はしばしば余分な食物を得る兄弟姉妹になるので、突然変異は胚を殺すのでより良いということです。
魚類や両生類にはこの問題はありません。魚の胚は2000個以上ありますが、母親からの染色体異常は1個もありません。鳥類の割合も非常に低く、哺乳類の約25分の1である。

これは、孵化した後の子ガメ同士の競争はあっても、孵化する前の子ガメの競争はないため、予想されたことであるとハースト教授は指摘しています。

これに対して、染色体の損失や増加は、これまで調べられてきたすべての哺乳類で問題になっています。

ハースト教授：子宮の中で子孫を養うことの弊害だ」とコメントしている。もし、早い時期に死んでしまえば、生き残った者が得をする。この種の突然変異に対して脆弱になるのです。

ハースト教授は、ヒトが特に脆弱なのではないかと考えています。

マウスの場合、胚の死は同じ群れの生存者に資源を与えます。

その結果、他の個体の生存率が10％ほど上がります。

しかし、人間は通常一度に一人の子供を産むだけであり、早い時期に胚が死ねば、母親は自分の卵子が受精したことさえ知らないで、急速に繁殖を再開することができるのです。

予備的データでは、牛のように一度に一つの胚を持つ哺乳類は、染色体異常による胚の死亡率が特に高く、マウスや豚のように一度に多くの胚を持つ哺乳類はやや低いようです。

また、ハースト教授の研究は、Bub1と呼ばれるタンパク質の量が少ないと、マウスだけでなくヒトでも染色体の損失や増加が起こる可能性があることを示唆しています。

ハースト教授：Bub1のレベルは、母親が高齢になるにつれて、また、胚の染色体異常の発生率が上がるにつれて、下がっていきます。これらの抑制タンパク質を同定し、高齢の母親でそのレベルを上げれば、生殖能力を回復させることができるかもしれません。
私は、これらの洞察が、妊娠を困難にしたり、流産を繰り返したりする女性の助けとなる一歩になることを期待しています。