水圏生命科学

生殖細胞の再生

ヒレから魚を創る ~魚版iPS細胞への挑戦


西村俊哉先生

北海道大学 水産学部 増殖生命科学科(水産科学研究院)

出会いの一冊

遺伝子から解き明かす魚の不思議な世界

神田真司(一色出版)

気鋭な若手研究者が魚の興味深い様々な生命現象を遺伝子レベルで解説した書籍です。本書の前書きに「一般の方にもわかりやすく、しかし内容に妥協なく、」と書かれている通り、一般の人から研究者まで楽しめる本です。

メダカなどのモデル生物を扱った研究から変わり種の魚まで幅広い研究に触れることができます。魚好きで、将来、魚を用いた研究を行いたい学生さんに読んで欲しいです。

こんな研究で世界を変えよう!

ヒレから魚を創る ~魚版iPS細胞への挑戦

精子と卵の元を創る

「ヒレから魚を創る」と聞くと、切り取った魚のヒレがムクムクと動き出して、魚に変わっていく様子を想像するかもしれません。残念ながらそこまですごいことを計画しているわけではありません。

「ヒレから魚を創る」ための大目標は、ヒレから精子と卵の元となる生殖細胞を創ることです。生殖細胞は、魚類において唯一個体再生が可能な細胞であり、この概念は、水産養殖・育種分野における生物生産や動物保全分野における遺伝資源の保存技術の基本となっています。

遺伝資源の新たな保存法に

「ヒレから魚を創る」とは、身体全体の細胞に個体再生のポテンシャルを付与することにつながるため、この基本概念を破壊する挑戦であり、新たな技術の創出につながると考えています。

例えば、現在、遺伝資源を保存するためには、精子凍結が一般的に用いられています。しかし、凍結した精子から完全な個体を再生するためには、同種の卵が必要になります。もし、ヒレから魚を創る技術が実現すれば、ヒレを切り取って保存しておけば、完全な個体再生が可能になります。

ヒレの細胞から多能性幹細胞

ヒレから魚を創る方法は、まず、分化したヒレの細胞から多能性幹細胞と呼ばれる様々な組織に分化が可能な細胞を創ります。これは魚版iPS細胞です。そして、iPS細胞に生殖細胞分化に十分な因子を導入し、生殖細胞を創ります。さらに、その生殖細胞を魚の精巣や卵巣の中に移植し、精子と卵ができれば、魚ができあがります。

これら一連のプロセスを解き明かすことで、細胞のリプログラミングや生殖細胞・配偶子形成の仕組みといった、生命科学における重要課題の理解にもつなげたいと考えています。

上段:ドジョウの受精卵への顕微注入。中段:生殖細胞が緑色蛍光タンパク質(GFP)で光ったドジョウの孵化胚。下段:共焦点レーザー顕微鏡で撮影した生殖細胞(緑)。グレーは細胞の核。
上段:ドジョウの受精卵への顕微注入。中段:生殖細胞が緑色蛍光タンパク質(GFP)で光ったドジョウの孵化胚。下段:共焦点レーザー顕微鏡で撮影した生殖細胞(緑)。グレーは細胞の核。
テーマや研究分野に出会ったきっかけ

北海道大学の学部生だった頃に、iPS細胞のニュースを知り、魚でも、ウロコやヒレの細胞から万能細胞を作って、個体再生できたら良いなあと漠然と考えていました。大学院時代以降は、愛知県の基礎生物学研究所と名古屋大学で、メダカを用いて生殖細胞の性(精子になるか、卵になるか)についての研究を行ってきました。

それまでは、性研究に夢中になり、ヒレからの魚の再生研究については気にも留めていなかったです。約10年振りに北海道大学に戻ってきて、新たな研究テーマを模索する際、頭の片隅に残っていた記憶から現在の研究につながっているように思えます。

共焦点レーザー顕微鏡を用いたメダカ胚の観察風景。百聞は一見に如かず。細胞の観察を大切にしています。
共焦点レーザー顕微鏡を用いたメダカ胚の観察風景。百聞は一見に如かず。細胞の観察を大切にしています。
先生の研究報告(論文など)を見てみよう

「鰭(ヒレ)から魚を創る」

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学生たちはどんなところに就職?

◆主な業種

(1) 官庁、自治体、公的法人、国際機関等

(2) 食品・食料品・飲料品

(3) 農業、林業、水産業

◆主な職種

(1) 基礎・応用研究、先行開発

(2) 品質管理・評価

(3) 製造・施工

◆学んだことはどう生きる?

専門知識を活かした業種は、公務員の研究職(水産系)や水産食品系が多いです。中には、日本酒が大好きで、酒造メーカーに就職した学生もいます。

先生の学部・学科は?

水産学部では、北海道ならではのサケマス類をはじめ、ドジョウやフナなど、様々な魚を扱えます。また、モデル魚であるメダカやゼブラフィッシュも飼育していますので、モデル魚と非モデル魚を組み合わせて生命現象の解明を目指す基礎研究から、水産・育種に関わる技術開発まで、幅広い研究を行うことができます。

先生の研究に挑戦しよう!

中高生におすすめ

ワンダフル・ライフ バージェス頁岩と生物進化の物語

スティーブン・ジェイ・グールド(ハヤカワ文庫NF)

歴史における偶然性(地殻変動や隕石衝突など)が生物進化のプロセスにおいて重要である点に、学生時代に驚くとともにワクワクしながら読んだことを覚えています。

奇妙奇天烈な生物が爆発的に進化したカンブリア紀、我々脊椎動物の祖先は地味〜な存在だったそうです。もし、タイムマシンでカンブリア紀に行き、当時の生物を見た時に、この地味な生物が、現在繁栄していると誰が予想できたでしょうか? このような筆者の問いかけが印象的でした。

自然選択による適応進化を強調したリチャード・ドーキンス著の『利己的な遺伝子』と合わせて読みたい一冊です。


利己的な遺伝子

リチャード・ドーキンス(紀伊國屋書店)

結局のところ、我々は遺伝子の乗り物(vehicle)に過ぎない!?


怖い絵

中野京子(角川文庫)

絵画にはそれほど興味なかったのですが、『怖い絵』(シリーズで出版されています)の解説を読み、絵の構図や時代背景を理解した上で、改めて絵を眺めると楽しいです。この本のおかげで、美術館巡りが趣味になりました。

一問一答
Q1.18才に戻ってもう一度大学に入るならば、学ぶ学問は?

数学・物理・統計学をしっかり学びたいです。大量のデータを扱うようになった生物学において、これらの学問はますます大切になると思います。

Q2.学生時代に/最近、熱中したゲームは?

最近、『雀魂』やっています。

Q3.大学時代の部活・サークルは?

空手部。研究する上で、体力は大切です。

Q4.研究以外で、今一番楽しいこと、興味を持ってしていることは?

寄席にて落語鑑賞。美術館巡り。


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