概要
生殖工学は、精子・卵子・胚を体外で扱ったり保存したりして繁殖を助ける技術です。家畜改良から始まり、ヒトの不妊治療、絶滅危惧種の保全、医薬品をつくる動物の生産まで用途が広がっています。大きく、有性生殖を助ける技術（人工授精・体外受精）と、無性的に個体をつくる技術（クローン）に分けられます。
人工授精と凍結保存
人工授精は、雄の精液を採取して雌の生殖器に人為的に注入する技術です。18世紀イタリアのスパランツァーニがイヌで成功した実験が初期の例として知られています。1949年、ポルジ、スミス、パークスはグリセロールを加えると精子を凍結・融解しても生き返ることを発見し、精液を長期保存し遠くへ輸送できるようになりました。今日の乳牛改良では、優れた種雄牛1頭の凍結精液から非常に多くの子牛が生まれます。
体外受精と受精卵移植
体外受精（IVF）は、卵子と精子を体外で受精させ、胚を子宮に移す技術です。イギリスのステップトーとエドワーズが1978年7月25日、世界初の体外受精児ルイーズ・ブラウンの誕生を実現し、エドワーズは2010年にノーベル生理学・医学賞を受けました。家畜では、優れた雌牛に過排卵を誘起して得た複数の受精卵を別の受卵牛に移す受精卵移植で、優良形質を速やかに増やします。精子を卵子に直接注入する顕微授精（ICSI）や胚の凍結も広く使われています。
体細胞核移植クローン
体細胞核移植は、核を取り除いた卵子に別の個体の体細胞の核を入れ、電気刺激などで発生を始めさせて、核を提供した個体と遺伝的に同じ個体をつくる技術です。
- ジョン・ガードンは1962年、オタマジャクシの腸上皮細胞の核をカエルの卵に移して正常なオタマジャクシを得て、分化した細胞の核も個体全体をつくる遺伝情報を失っていないことを示しました。彼は2012年に山中伸弥とともにノーベル賞を受けました。
- イギリス・ロスリン研究所のイアン・ウィルマットらは、成体の羊の乳腺細胞の核を使い、1996年7月5日にクローン羊ドリーを誕生させ、1997年に『ネイチャー』で発表しました。哺乳類の成体体細胞からつくられた最初のクローン動物です。
- その後、ウシ、ブタ、イヌ、ネコなど多くの動物がクローン化され、2005年には韓国の研究チームがクローン犬スナッピーをつくりました。
クローン動物は核の遺伝子は同じでも、ミトコンドリアDNAや子宮環境が異なるため完全に同一ではなく、これは遺伝と環境の相互作用を示しています。クローン作製の効率が低く、流産・奇形・早期老化などの問題が報告されていることも限界です。
遺伝子導入
遺伝子導入（トランスジェニック）は、受精卵や胚に外来遺伝子を入れて新しい形質をもつ動物をつくる技術です。ヒトのタンパク質医薬品を乳中に分泌する遺伝子導入家畜や、疾患研究用のモデル動物が代表例です。先に体細胞に遺伝子を入れてから核移植を行うと、目的の遺伝子導入動物をより効率よく得られます。
倫理と法
生殖工学は生命の始まりに介入するため、ヒトクローン、胚の地位、代理出産、遺伝的多様性の減少などの倫理問題を伴います。韓国では、2004年1月29日に制定され2005年1月1日に施行された「生命倫理及び安全に関する法律」により、体細胞クローン胚を子宮に着床させたり出産させたりするヒトクローンを禁止し、胚研究は厳格な承認の下でのみ認めています。
参考文献
- Polge, C., Smith, A. U., & Parkes, A. S. (1949). Revival of spermatozoa after vitrification and dehydration at low temperatures. Nature, 164(4172), 666.
- Gurdon, J. B. (1962). The developmental capacity of nuclei taken from intestinal epithelium cells of feeding tadpoles. Journal of Embryology and Experimental Morphology, 10(4), 622–640.
- Steptoe, P. C., & Edwards, R. G. (1978). Birth after the reimplantation of a human embryo. The Lancet, 312(8085), 366.
- Wilmut, I., Schnieke, A. E., McWhir, J., Kind, A. J., & Campbell, K. H. S. (1997). Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature, 385(6619), 810–813.
- 「생명윤리 및 안전에 관한 법률」 (법률 제7150호, 2004. 1. 29. 제정, 2005. 1. 1. 시행).