遺伝的に同一の生物の性生産は、それが単一の胚の分割を含むクローンとして知られている、核遺伝子と少数のミトコンドリア遺伝子が「同一」、またはそれは核移植、その場合には核遺伝子のみが「同一」になるであろう伴うかもしれません。 両生類は1950年代にすでにクローニングに成功していたが、1995年にスコットランドのロズリン研究所で、初期胚の細胞から2頭の子羊「ミーガン」と「モラグ」のクローンが作られた1。 その後、子羊のクローンによる出産が相次いで報告された。 1997年2月、277回の試行の末、「ドリー」と名付けられた子羊のクローンが誕生し、その寿命は他のクローン子羊よりもかなり長かった2。 現在までに、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ウサギ、マウスなどの哺乳類において、核移植により多くの動物がクローニングされている。4 クローニングには多くの応用があり、望ましい動物系統の迅速な増殖、トランスジェニック家畜の増殖、家畜の標的遺伝子改変、絶滅危惧種の保護などが容易にできるようになっている1。
クローニングの限界は、動物福祉やクローン動物の長期的な健康に対する信頼の欠如など、多くの理由が複雑に絡み合っていることに起因しています。 7 ドナー核の初期化の失敗は、その後の胚発生で起こる正しい遺伝子発現パターンに重要であるため、失敗の主な原因となっています8。この初期化は、通常の発生とは異なる細胞状況で、短い時間枠で行わなければならず、エラーが起こりやすいのです。 9
クローニングの失敗率は非常に高く10、多くのクローン胚は着床前段階まで発達するかもしれませんが、大半は生存可能な妊娠には至りません11。 健康で受胎可能な雌の同胞をレシピエントとして使用したにもかかわらず、50％の損失が初期の第1期で発生し、約80％が第2期までに主に胎盤異常のために流産すると報告されています12 牛と羊の研究によると、胎児損失の最も劇的な時期は胎盤付着の時です4。 クローン動物が妊娠を終えた後、子宮外の生活に適応するのはより困難です。13 彼らは通常のように見えますが、遺伝的には異なっており、その違いは核再プログラミング中に獲得したエピジェネティックな異常に起因します。 他の報告によると、この違いはテロメアの長さ、遺伝子の発現、メチル化パターンの異常によるものだそうです。 多くの科学者によると、胚の早期死亡は胎盤の発達不良が原因である。 また、胎盤のガス交換能力が著しく低下し、妊娠後期のクローン胎児は低酸素状態であることが判明している16。
出生後の生存率は、クローン動物の方が低いが、動物によって異なる17。出生後のほとんどの子牛は、呼吸器系の問題18、心臓血管、骨格、中枢神経系の問題を示した7。
エピジェネティックな異常
エピジェネティクスとは、「DNA配列の変化では説明できない遺伝子機能の分裂期および/または減数分裂期の遺伝的変化の研究」19を意味します。 理論的には、クローンとドナー動物は同じゲノムを持つはずだが、クローン哺乳類がエピジェネティックエラーのために発達異常を示すことがあるのは、ありえないことである20。 20 胎盤や胎児の過成長は「大児症候群」と呼ばれ、15 呼吸困難、心臓血管の異常、臓器の肥大化などの異常は、クローン反芻動物でよく見られます21。 クローニングでは、体細胞がドナーからレシピエントに移植される際に、体細胞核が胚細胞としての新しい生命を想定して迅速に再プログラムされる必要がある24。 このような状態では、ほとんどのクローンは正常な妊娠と新生児期を経験し、通常の生活への見通しは良好と思われるが、多くのクローンの胎盤の発達と子宮内環境は最適ではなく、これだけでも後世の健康に影響を与えるかもしれない25
DNAメチル化は動物の発達を制御する遺伝子発現に重要な役割を果たす5。 また、着床前発生においてドナー細胞のDNAメチル化パターンが維持されることが多く14、これがリプログラミングにつながり、胎盤の異常を引き起こす26。 妊娠中の胎児の生存と発育は、胎盤の適切な形態的・機能的発達に依存している。 核移植妊娠における胎盤不全の兆候としては、大児症候群などの異常、胎盤および胎児膜タンパク質の変化、胎盤重量の増加、牛の胎盤肥大および浮腫などがある27。 水硬膜は Farin によって II 型異常子宮症候群に分類されている。この病的な胎盤の状態は、胎児 の流動性を高め、子宮角内の胎児の位置を特定することを困難にする。
クローン動物の妊娠初期における胎児死亡率は約80％26に近く、そのほとんどが胎盤の機能不全と未発達によるものである。15 通常、牛では、妊娠50日目の妊娠の50～70％が、栄養交換に重要で胎児を低酸素状態から防ぐ胎盤血管と付着部位がないために、残りの妊娠期間と成人に至るまで失われている7。 クローン胎児を妊娠した牛の妊娠第 3 期では、約 45％の確率で発生する浮腫や水硬膜などの胎盤異常も報告さ れている28 。 胎盤の機能障害と拡大は、TIMP-229の過剰発現を示した胎盤タンパク質によるものであるが、他の研究者によれば、クローン胎盤の栄養膜の遺伝子発現が変化したことによるものであるとも言われている30。
分娩の難しさ
現在、クローニングは一般的に、核の初期化、ドナー細胞の分化、卵子の状況など、非常に多くの要因のために、低い効率を持っています31。 また、体細胞クローン子牛は胚クローン子牛よりも明らかに重く、これもエピジェネティックな異常が出生時の合併症を増加させる一例である33。 核移植妊娠の場合、妊娠期間が長くなることがよくあるが、これは胎盤が胎児のコルチゾールに反応しないか、胎児からのACTHの放出がないためである26。 ホルモンのアンバランスと胎児の大きさは難産へのステップであり、産後の問題に加えて、母牛の健康だけでなく、将来の生産と牛群での繁殖成績に深刻な悪影響を与える可能性があります7。
出生前および出生後の生存率
胚は、細胞の数がかなり良好であれば良質と見なされます。これは、代理母への移植後の胚の実現可能性を検証する重要な基準であるため、クローン胚の細胞の数が少ないと、いくつかの種で胚移植後の生存率の低さと関連します35。 アポトーシス胚芽の割合が高いウシクローン胚は、胚移植90日後の妊娠率が低く、その後、分娩率も低くなった36。出生時に、クローン子牛や子羊は一般的にストレスの多い子宮環境の兆候を示し、胎盤予備能は不十分な発達のために制限されている可能性が高いです7。 クローン動物の胎児生存率は実験によって、また種によって異なることが明らかであり、クローンマウスやヤギは技術、動物系統、胎盤の種類に起因すると思われる出生後の生存率が高い26。 また、クローン子牛の臍の緒が浅くなるケースも報告されており、生後の死亡経路となりうる。39 クローン子牛では、臍の静脈や動脈の肥大も臍構造での敗血症による生後の死亡原因として重要である39。
新しい研究によると、肺胞隔壁の毛細血管の鬱血や血行障害を引き起こす肺血栓症に加えて、肺高血圧、病変、浮腫、胸水などの血管障害も出生後の死の原因になっています。
これらの特定のエピジェネティックな異常は軽微で、動物にとって福祉上の問題ではないかもしれませんが、クローン家畜の潜在的な均一性を低下させるため、この技術の実用的な応用をある程度制限するかもしれません41。 よく知られた対角線上の種であるクローンの表現型は、クローン牛の胸腺形成不全やクローンマウスの抗体産生低下など、免疫系の低下が確認されている26。
出産後のクローン子羊の血液サンプルからは、腎臓と肝臓の機能不全を示すさまざまな異常が明らかになりました。32 生後期間中のさらなる損失は、消化器系や腎臓の障害とともに、ほとんどが心血管、骨格、中枢神経系の異常、臍帯や肺の感染症に起因しています7。 ほとんどの場合、クローンは正常のように見え、正常な生理学を持っているが、それでも多くのレポートは、「大きな子孫症候群」のような表現型に関連した異常41を示すことが存在する9。 これらの異常の発生率は、種、遺伝子型、性別、細胞の種類、または核移植プロトコルの特殊な側面によって異なる可能性があります4
高い失敗率
体細胞核移植を含む技術の実用化への障害の1つは、クローン胚の可能性が低いことで、常に再構築卵子の数パーセントしか発達することができません43。 現在までのところ、種内クローニングの成功率は、健康で同調したレシピエントを使用し、さらに使用する胚の質が良いにもかかわらず、1％44である。 ほとんどの哺乳類種において、胚の形態評価は、移植前の実用的な胚の多様性を選択する方法として残されている。 これは、胚の生存率を評価するための最も現実的で臨床的に有用な方法です14。 しかし、それでもほとんどの場合、妊娠30-90日齢の発育初期に、胎盤膜の障害と胎盤血管の発達の低下により、重大な妊娠の喪失が報告されています39。 妊娠第3期の流産の主な原因は、水膜症や胎児水腫であり、通常、不十分な胎盤に起因している16。 また、クローン動物では、胎盤の数が少ないため、母体から胎児への栄養交換が少なく、胎児の発育に好ましくない条件を作るため、クローン胎児の損失は低酸素状態によるものだという文献もあります15。
クローン子牛の妊娠喪失率や新生児死亡率が高いのは、核再プログラムが不完全であるためである。牛のクローン胚では、正常な胎盤の発達に重要な遺伝子の発現が異常であり、これが絨毛膜の分化異常を引き起こし、妊娠の失敗に拍車をかけていると考えられる。 24
Marfilらの報告48によると、クローン子牛の呼吸困難は19％で、その状態では他の異常の兆候なしに死亡した。 臍帯肥大37%、高・低体温17%、うつ伏せ・長座位20%が生後24時間から60日の間に死亡する最も一般的な原因である。 出生時またはその前後にこれらの子牛の生存率を下げる可能性のある問題には、妊娠期間の延長、重度の難産、胎盤の発達と機能の不足、子宮外生活に必要な代謝経路の障害、小脳低形成、呼吸困難、心臓肥大などのいくつかの先天性問題などがあります4
クローンは保存動物と比較してストレスに対する感受性が異なるため、クローンの死亡率を高める可能性もある病原菌にかかりやすくなっていることが普通かもしれません23。 クローニングの効率の悪さを克服するために、異なるタイプのドナー細胞株、様々な培養システム、異なる融合方法、化学物質など、様々な異なる方法が試みられてきた35。
倫理
動物のクローン化は、農業や医学の分野での発展の鍵ですが、その目的と方法が倫理的に正当化され、倫理的条件の下で実施された場合にのみ、受け入れられるものです。 科学者たちは動物のクローニングについて幅広く研究しているが、現在、多くの倫理的問題が提起されている。 多くの場合、クローニングの試みのうち、出産に成功するのは1パーセント以下であり、出産した動物のうち、数日から数週間以上生きられるほど健康なのは、比較的少数に過ぎない35。 ある調査によると、アメリカ人の64％がクローン技術に反対しており、彼らはそれが動物福祉に反するものであり、道徳的に間違っていると考えています50
クローン技術で最も深刻な倫理的結果は、動物がその過程で受ける苦痛です。 そのため、食料生産に使用される家畜の安全性を損なうことで、人間も動物のクローン化によって悪い影響を受ける可能性があります51。 クローン動物の場合、まずドナーから卵子を取り出し、次にレシピエントの手術で卵子を移植するため、ドナーにもレシピエントにも悪い影響があります。さらに、動物が無事に妊娠期間を終えたとしても、いくつかの未知の理由により、子供の体重が増え17、そのためにほとんどが帝王切開となり、動物は再び苦痛にさらされます。
動物が痛みに苦しむ他の問題も報告されており、それは水腎症（妊娠した動物が破裂しそうなほど液体で膨張する典型的な致命的状態）のように動物福祉に反するものです48。 核移植によって作られた胚は、場合によっては胎児の発育を不安定にし、難産、帝王切開、周産期 死亡の発生率を高め、受胎者と子孫に悪影響を及ぼす可能性があることは明らかであり、これらの ことはすべて、累積して道徳的な問題を提起している52。 生物多様性は、動物の病気の広がりから保護するセーフティネットですが、クローニングは、望ましい遺伝子の1つのセットで固定し、多様性に反対であるソース動物の正確なコピーを作成するための努力は、多くの倫理問題を提起する53
食品安全
すべての国は、バイオテクノロジーによって生産食品を扱うための特別な部門を持っています。 23 エピジェネティックエラーが食品の組成を変える可能性があるため、クローン家畜に由来する食品は、フードチェーンへのクローン製品の投入に対する規制当局の承認を得る上で大きな障害となっています。 さらに、ラットの摂食試験で、クローン動物の肉を使用しても、体の成長、食物摂取量、一般状態、運動器活動、再飛行、性周期、尿検査、血液学、血液生化学、組織学に影響がないことが確認されている23。この技術がまだ新しく馴染みがないと考えられており、今日の消費者に直接役立つ製品がないことから、現在の受容度が低いことは衝撃的ではないだろう。 しかし、技術の成熟と、より長く健康でありたいという強い願望を持つ欧米先進国の高齢化社会と相まって、このような製品の入手が可能になれば、最終的には受容度が高まる可能性がある。