プリンキピア

第17章バイオテクノロジーとゲノミクス

Recombinant DNA Molecules組換えDNA分子

Plasmids with foreign DNA inserted into them are called recombinant DNA molecules because they are created artificially and do not occur in nature. They are also called chimeric molecules because the origin of different molecule parts of the molecules can be traced back to different species of biological organisms or even to chemical synthesis. We call proteins that are expressed from recombinant DNA molecules recombinant proteins. Not all recombinant plasmids are capable of expressing genes. The recombinant DNA may need to move into a different vector (or host) that is better designed for gene expression. Scientists may also engineer plasmids to express proteins only when certain environmental factors stimulate them, so they can control the recombinant proteins' expression.
英語のヒント
外来DNAを挿入したプラスミドは、人工的に作られ、自然界には存在しないため、組換えDNA分子と呼ばれる。分子の各部分の由来をたどると、異なる生物種、さらには化学合成にまで行き着くことがあるため、キメラ分子とも呼ばれる。組換えDNA分子から発現するタンパク質を、組換えタンパク質と呼ぶ。すべての組換えプラスミドが遺伝子を発現できるわけではない。組換えDNAを、遺伝子発現により適するように設計された別のベクター(または宿主)へ移す必要がある場合もある。また科学者は、特定の環境要因による刺激があるときだけタンパク質を発現するよう、プラスミドを改変できる。これによって、組換えタンパク質の発現を制御できる。

Cellular Cloning細胞クローニング

Unicellular organisms, such as bacteria and yeast, naturally produce clones of themselves when they replicate asexually by binary fission; this is known as cellular cloning. The nuclear DNA duplicates by the process of mitosis, which creates an exact replica of the genetic material.
英語のヒント
細菌や酵母などの単細胞生物は、二分裂によって無性的に増殖するとき、自然に自分自身のクローンを作る。これを細胞クローニングという。核DNAは有糸分裂の過程によって複製され、遺伝物質の正確なコピーができる。

Reproductive Cloning生殖クローニング

Reproductive cloning is a method scientists use to clone or identically copy an entire multicellular organism. Most multicellular organisms undergo reproduction by sexual means, which involves genetic hybridization of two individuals (parents), making it impossible to generate an identical copy or a clone of either parent. Recent advances in biotechnology have made it possible to artificially induce mammal asexual reproduction in the laboratory.
英語のヒント
生殖クローニングは、多細胞生物全体のクローン、すなわち同一のコピーを作る方法である。多くの多細胞生物は有性生殖を行い、その際には二つの個体(親)の遺伝情報が混じるため、どちらかの親の同一のコピーやクローンを作ることはできない。近年のバイオテクノロジーの進歩により、実験室で哺乳類の無性生殖を人工的に誘導できるようになった。
Parthenogenesis, or “virgin birth,” occurs when an embryo grows and develops without egg fertilization. This is a form of asexual reproduction. An example of parthenogenesis occurs in species in which the female lays an egg and if the egg is fertilized, it is a diploid egg and the individual develops into a female. If the egg is not fertilized, it remains a haploid egg and develops into a male. The unfertilized egg is a parthenogenic, or virgin egg. Some insects and reptiles lay parthenogenic eggs that can develop into adults.
英語のヒント
単為生殖、すなわち「処女生殖」は、卵が受精せずに胚が成長・発生するときに起こる。これは無性生殖の一つの形である。単為生殖の一例として、雌が産んだ卵が受精すれば二倍体卵となり、雌の個体へ発生する種がある。卵が受精しなければ、一倍体のままで雄へ発生する。この未受精卵は、単為生殖卵、すなわち処女卵である。一部の昆虫や爬虫類は、成体へ発生できる単為生殖卵を産む。
Sexual reproduction requires two cells. When the haploid egg and sperm cells fuse, a diploid zygote results. The zygote nucleus contains the genetic information to produce a new individual. However, early embryonic development requires the cytoplasmic material contained in the egg cell. This idea forms the basis for reproductive cloning. Therefore, if we replace the egg cell's haploid nucleus with a diploid nucleus from the cell of any individual of the same species (a donor), it will become a zygote that is genetically identical to the donor. Somatic cell nuclear transfer is the technique of transferring a diploid nucleus into an enucleated egg. Scientists can use it for either therapeutic cloning or reproductive cloning.
英語のヒント
有性生殖には二つの細胞が必要である。一倍体の卵細胞と精子が融合すると、二倍体の接合子ができる。接合子の核には、新しい個体を作るための遺伝情報が含まれている。しかし、胚発生の初期には、卵細胞に含まれる細胞質の物質が必要である。この考えが、生殖クローニングの基礎となっている。したがって、卵細胞の一倍体の核を、同じ種の任意の個体(ドナー)の細胞から取り出した二倍体の核に置き換えると、ドナーと遺伝的に同一の接合子となる。体細胞核移植は、核を除いた卵へ二倍体の核を移す技術である。科学者はこれを、治療用クローニングにも生殖クローニングにも利用できる。
The first cloned animal was Dolly, a sheep born in 1996. The reproductive cloning success rate at the time was very low. Dolly lived for seven years and died of respiratory complications (Figure 17.8). There is speculation that because the cell DNA belongs to an older individual, DNA's age may affect a cloned individual's life expectancy. Since Dolly, scientists have cloned successfully several animals such as horses, bulls, and goats, although these animals often exhibit facial, limb, and cardiac abnormalities. There have been attempts at producing cloned human embryos as sources of embryonic stem cells for therapeutic purposes. Therapeutic cloning produces stem cells in the attempt to remedy detrimental diseases or defects (unlike reproductive cloning, which aims to reproduce an organism). While some have met therapeutic cloning efforts with resistance because of bioethical considerations, new discoveries have identified additional opportunities for stem cell therapies. For example, Freda Miller and Elaine Fuchs, working independently, discovered stem cells in different layers of the skin. These cells help the skin repair itself, and their discovery may have applications in treatments of skin disease and potentially other conditions, such as nerve damage.
英語のヒント
最初のクローン動物は、1996年に生まれたヒツジのドリーだった。当時の生殖クローニングの成功率は、非常に低かった。ドリーは7年間生き、呼吸器の合併症で死亡した(図17.8)。細胞のDNAが年を取った個体に由来するため、そのDNAの年齢がクローン個体の寿命に影響する可能性があると推測されている。ドリー以降、科学者はウマ、雄ウシ、ヤギなど、いくつかの動物のクローニングに成功してきたが、これらの動物には顔、四肢、心臓の異常がしばしば見られる。治療目的の胚性幹細胞の供給源として、ヒトのクローン胚を作る試みも行われてきた。治療用クローニングは、有害な病気や異常を治そうとして幹細胞を作るものである(生物個体の再生産を目指す生殖クローニングとは異なる)。生命倫理上の考慮から治療用クローニングの取り組みに反対する人もいるが、新しい発見によって幹細胞治療のさらなる可能性が見いだされている。例えば、Freda MillerとElaine Fuchsは独立に研究し、皮膚の異なる層で幹細胞を発見した。これらの細胞は皮膚の自己修復を助けており、その発見は皮膚疾患の治療や、神経損傷などのほかの病態の治療にも応用できる可能性がある。