この新しい論文は、古代のレトロウイルスが初期胚の発生に果たす役割、つまりどのように害を及ぼし、どのように役立つのかをより深く理解するために、ドイツ、スペイン、英国の研究者が参加した大変な計算分析の結果である。 これは、シン氏が博士課程の学生としてベルリンのマックス デルブリュック センターで行った研究から生まれました。その際、彼は受精から着床まで個々の胚性幹細胞を丹念に追跡するために 11 件の研究からデータセットを収集しました。
彼は、遺伝子発現の類似性に基づいて細胞をグループ化する分析を実行しました。 ほとんどは、成長中の胚内での運命を決定する遺伝マーカーに従ってクラスター化されており、たとえば、それらが皮膚や脳細胞の前駆体である外胚葉の一部になるか、呼吸器組織や消化器組織に進化する内胚葉の一部になるかなどです。
しかし、1 つのクラスターには、いかなる将来の兆候も見られませんでした。 代わりに、それらは DNA 損傷の兆候と、ストレスや損傷を受けた細胞を淘汰するために体が使用する制御されたメカニズムであるアポトーシスの前駆体を持っていました。 シン氏は、この損傷は LINE-1 のテレホンカードではないかと考えました。 シンのチームは、これらの損傷細胞を「REject」と名付けました。これは、細胞の死因にちなんで、REとは、成長中の胚から「拒絶された」LINE-1のような「レトロエレメント」を意味します。
シン氏のチームは、胚の受精後5日目に、自己破壊するREjectが、自らを犠牲にして守ることになる健康な細胞と並んでまだ存在していることを発見した。 しかし、生き残った細胞は、REjects が発現しないもの、つまり HERVH を発現します。 HERVH は別の古代の侵略者であるにもかかわらず、実際には 抑制する LINE-1 は、多能性細胞を害から守り、細胞が分裂し続けることを保証します。 「それは一種のロマンチックな関係です」とシンは言います。 「これらのレトロウイルスはシステムを破壊するために侵入しましたが、現在は他のレトロウイルスからシステムを守るために働いています。」
生後5日目の胚は、間もなく胎盤となる細胞の外層に囲まれています。 LINE-1 はこれらの細胞内でも活動しますが、REject とは異なり、死滅しません。 シン氏は、胎盤は一生ではなく9カ月しか存続しないため、その細胞はDNA損傷が問題になるほど長く存続しないのではないかと考えている。
これらの発見は「注目に値する」とウェア氏は言う。 しかし、実験室での研究に基づいて、子宮内での胎児の発育について強い結論を導くのは難しい。 LINE-1とHERVHの発現は相互に排他的であるように見えたが、拒絶反応者はHERVHではなくLINE-1を発現し、生存細胞はその逆であるが、これらの研究者らはHERVHがLINE-1を制御しているという直接的な証拠を見つける方法がなかった、と分子生物学のセドリック・フェショット氏は述べている。コーネル大学の遺伝学教授はこの研究には関与していませんでした。 ウェア氏は、REjectが単なるゴミなのか、それとも発生中の胚において短いとはいえ機能的な役割を果たすのかも不明であると付け加えた。
ES細胞の研究は倫理的に問題があるため、行うのも困難です。 多くの地域ではそれが許可されておらず、許可されている地域では、研究者らは体外受精サイクルが成功した後に両親から提供された、生後約5日目で凍結された残りの胚に頼っている。 これらの胚は親の体の外で観察されるため、研究者らは「結果の一部が体外培養の産物である可能性を完全に排除することはできない」とフェショット氏は言う。
精子や卵子ではなく幹細胞に由来する三次元の細胞球である合成胚の導入により、科学者たちはこれらの長年の疑問のいくつかに答えることができるかもしれないとフェショット氏は考えている。
シン氏は、初期胚内のREject細胞から多能性細胞を選び出す能力は、疾患の実験室モデルを作成するためにさまざまな種類の体組織を成長させる必要がある再生医療を研究する研究者にとって不可欠になるだろうと述べている。 胚細胞損傷の潜在的な原因を特定することにより、妊娠初期についての理解も広がります。 おそらくいつか、不妊治療クリニックで成長する胚の LINE-1 発現レベルをモニタリングすることで、着床段階の非常に初期の喪失を説明できるかもしれない、とフェスショット氏は言う。
しかし何よりも、これらの発見は、ゲノムが単なる取扱説明書ではなく、生態系全体であることを示しています。 「獲物と捕食者の間には相互作用が存在します」とフェショット氏は言う。 「これらの非常に複雑な生物学的相互作用はすべてゲノム内で起こっています。」