現実のスーパーパワー：科学の限界を押し広げる遺伝子改変マウス
スーパーヒーローはポップカルチャーの現象である。その驚異的な能力は私たちを楽しませ、励ましてくれるが、現実世界では実現不可能に思える。しかし、スーパーパワーは想像以上に現実に近い可能性を秘めている。世界中の研究室で、スーパーマウスと呼ばれる個体が実際に育成されている。これらの優れた小動物は、地球を悪の勢力や異星人から守る準備をしているわけではないが、バイオメディカル研究の可能性を示す強力な例となっている。
スーパーアスリート
ケース・ウェスタン・リザーブ大学の研究者たちは、骨格筋にリン酸エノールピルビン酸カルボキシキナーゼ（GTP）（PEPCK-C）を過剰発現させることで、驚異的なエネルギー代謝を持つマウスを創出している1。これらのマウスは対照群よりも速く走ることができ、数時間にわたり休まず走行可能（対照群の約30倍）であり、体脂肪率が低く、筋肉内にミトコンドリアおよびトリグリセリドが増加している。驚くべきことに、これらのマウスは野生型マウスよりも長寿であり、高齢期においてもスーパーパワーを維持している。別の研究グループは、核受容体コリプレッサー1（NCoR1）遺伝子の筋肉特異的ノックアウトによって、同様の能力を持つマウスを生成している2。これらの研究成果は、今後、筋疾患や代謝疾患の治療に応用される可能性がある。
治癒因子
一般的に哺乳類は損傷した組織の再生能力を欠いているが、Murphy Roths Large（MRL）マウス系統は、耳の穿孔傷、指先の切断、末梢神経および角膜損傷、さらには心筋損傷の迅速かつ瘢痕のない治癒を示す驚異的な再生能力を持つ3。これらのマウスは多数の突然変異を有しており、そのうちのいくつかが超治癒能力に寄与している可能性があるが、p21が重要な役割を果たしているという強い証拠がある4。このマウスの研究から得られた知見は、将来的に人間が失われた肢を再生し、深刻な損傷を完全に治癒できるようになる可能性を示唆している。
スーパーナズ
フロリダ州立大学の神経科学者たちは、Kv1.3カリウムチャネルをノックアウトすることで、すでに優れた嗅覚を持つマウスの嗅覚をさらに強化した5。これらのマウスの嗅覚は野生型マウスと比べて1,000～10,000倍の感度を示し、臭いの識別能力も向上している。これらのマウスの研究は、嗅覚機能の理解を深めるだけでなく、嗅覚喪失症（anosmia）の治療法開発にも貢献する可能性がある。
天才マウス
ロチェスター大学医学センターの研究者たちは、脳内にヒト由来の神経膠細胞を導入したキメラマウスを生成し、さまざまな行動テストにおいてより迅速な学習能力を示した6。これらのマウスは、脳内補助細胞の役割や種間中枢神経系機能の差異に関する貴重な情報を提供するものと考えられる。
また、マウスのFoxp2転写因子をヒト由来のものに置換した「ヒト化マウス」も開発されている7。これらのマウスは、記憶型学習（declarative learning）と手続き型学習（procedural learning）の切り替えをより迅速に行い、両方の学習が必要な迷路を容易に習得できる。これはドーパミンシグナル伝達やシナプス可塑性の差異によるものと考えられている。これらのマウスを用いた研究は、異なる種類の学習のメカニズムをより深く理解する手がかりとなり、ヒトの学習や言語に重要な役割を果たすFoxp2の機能解明にも貢献する。
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参考文献
- Hakimi P et al. (2007) Overexpression of the cytosolic form of phosphoenolpyruvate carboxykinase (GTP) in skeletal muscle repatterns energy metabolism in the mouse. J. Biol. Chem. 282:32844-55
- Yamamoto H et al. (2011) NCoR1 is a conserved physiological modulator of muscle mass and oxidative function. Cell 147:827-39
- Raia MF and Sandell LJ. (2014) Regeneration of articular cartilage in healer and non-healer mice. Matrix Biology 39:50-5
- Heber-Katz E, Zhang Y, Bedelbaeva K, Song F, Chen X, Stocum DL (2013) Cell cycle regulation and regeneration. Curr Top Microbiol Immunol. 367:253-76
- Fadool DA et al. (2004) Kv1.3 channel gene-targeted deletion produces "Super-Smeller Mice" with altered glomeruli, interacting scaffolding proteins, and biophysics. Neuron 41:389-404
- Han X et al. (2013) Forebrain engraftment by human glial progenitor cells enhances synaptic plasticity and learning in adult mice. Cell Stem Cell 12:342-53
- Schreiweis C et al. (2014) Humanized Foxp2 accelerates learning by enhancing transitions from declarative to procedural performance. PNAS 111:14253-8
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