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実験用シロネズミの起源

2012年8月17日


左から庫本准教授、芹川教授、中西技術専門職員

 実験用シロネズミは、世界中でひろく用いられている代表的な実験動物です。しかし、その起源は知られていませんでした。このたび、庫本高志 医学研究科准教授、芹川忠夫 同教授、中西聡 同技術専門職員らの研究グループは、全世界で利用されているシロネズミ117系統のDNAを調べて、すべての系統が共通してたったひとつのアルビノ突然変異を持っていることを突き止めました。さらに、このアルビノ変異は、まだら模様をもったラットに生じた可能性が非常に高いことがわかりました。つまり、ラットが実験動物化された19世紀後半、あるいはそれ以前に、まだら模様のラットがまず利用され、その繁殖の過程でシロネズミが出現したと考えられます。このシロネズミ(アダムあるいはイブ)の子孫たちは、性質が温順で人にもよくなれたことから、実験動物としてひろく用いられるようになったと思われます。

 本研究成果は、8月16日付け(米国東部時間)の米国科学誌PLoS ONEに掲載されました。

実験用ラットとは

 学名Rattus norvegicus、和名ドブネズミ。野生のドブネズミを長い間かけて家畜化し、動物実験に用いるために実験動物化したもの。成熟体重は、雌で200~400g、雄で300~700g。鼻先から尾の根元までの体長は20~25cm、尾長は15~25cm。

 ラットは1850年ごろから学術研究に用いられました。ラットを利用したもっとも古い学術論文は、栄養学に関するもので、1863年にLancet誌に公表されています。1885年には、ドイツ人Crampeが、ラットを用いた交配実験で、メンデルの「遺伝の法則」が哺乳動物でも成り立つことを示しています。

 現在でも、ラットは、医学、生物学、生理学、薬理学、神経科学、栄養学、遺伝学などのさまざまな分野で利用されている重要な実験動物です。その利用数は年間数百万頭規模です。日本では、平成22年度で約190万頭のラットの販売実績がありました(公益社団法人日本実験動物協会調べ)。

 19世紀半ばから現在まで、おもに利用されているラットは「シロネズミ」と「まだらネズミ」です。特に「シロネズミ」は広く用いられました。そのため、「シロネズミ」はラットの代名詞ともなりました。現在でこそ、ラットという言葉が用いられていますが、古くは、シロネズミ、ダイコクネズミ、ラッテなどと呼ばれていました。

 日本では、ラットをライフサイエンスの進展に不可欠な資源(リソース)としてとらえ、その収集・保存・提供体制を整備するために、2002年よりナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」が実施されています。

実験用シロネズミとは

 ラットのアルビノ変異体。メラニン合成に必須の酵素(チロシナーゼ)活性を先天的に欠損しています。そのため、メラニン色素を作り出すことができず、白い毛色となります。また、眼球のメラニン色素も作り出すことができないので、眼底の血流が外から見え、赤い眼をしています。


実験用シロネズミ。先天的にメラニン色素が合成できないために、白い毛色、赤い眼となる。
(ナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」より転載)

実験用まだらネズミとは

 ラットのHooded(頭巾斑)変異体。Hooded変異をホモにもつことで、体毛の色素分布が変わり、胸部から臀部が白くなります。頭部から上腕部にのみ色素が分布し、あたかも「頭巾」をかぶったかのような模様になります。そのためこのような模様を「頭巾斑」と呼びます。「頭巾斑」変異体では、背骨にそって色素がドット上に分布します。


実験用まだらネズミ。Hooded変異をホモにもつと、特徴的な模様となる。これを「頭巾斑」模様とよぶ。
(ナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」より転載)

実験用シロネズミの起源をもとめて

 現在、「シロネズミ」系統は、100系統以上存在し、すくなくとも年間数百万頭が利用されています。これらのラットが、すべて同一のアルビノ変異をもつのか、あるいは、特定の「シロネズミ」系統ごとに別々のアルビノ変異をもつのか定かではありませんでした。

 また、「シロネズミ」と「まだらネズミ」はどちらが、先に発見、家畜化されたかは不明でした。

 古い文献でも、「シロネズミ」と「まだらネズミ」が併記されており、その起源は明確に書かれていません。例えば、ウィスター研究所初代所長のDonaldson (1915) は以下のように記しています。

「ラットは、野生または飼い馴らされたものを入手できた。後者は、アルビノか、まだらが主であった。アルビノの由来は、ひとつなのか複数なのかわからなかった。ヨーロッパのコロニーに関係しているのかもわからなかった。」

遺伝子に残された記録

 研究チームは最新の遺伝子解析技術を使って、「シロネズミ」の起源を探ることにしました。ナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」を通じて世界各国から集められた117系統の「シロネズミ」系統を対象に、「シロネズミ」の原因遺伝子であるアルビノ変異の有無を調べました。その結果、すべての系統が同一のアルビノ変異をもっていることが分かりました。つまり、世界中でもちいられている数百万頭の「シロネズミ」には、起源となる「シロネズミ」がいたことが分かったのです。

 さらに、研究チームは、「まだらネズミ」の原因遺伝子がKit遺伝子の変異であることをみつけ、この変異の有無を117系統の「シロネズミ」系統で調べました。その結果、すべての「シロネズミ」系統が、Kit遺伝子の変異をもっていることが分かりました。

 以上の結果から、以下の2点が考えられます。

  1. 「シロネズミ」の起源となる一頭のネズミ(アダムあるいはイブ)がいた。
  2. その「シロネズミ」は、「まだらネズミ」から出現した。

「シロネズミ」と「まだらネズミ」との関係

世界中の「シロネズミ」は例外なく、Hooded変異をもつ。このことは、以下のように考えれば説明がつきやすい。
最初に、野生ネズミにHooded変異が生じ「まだらネズミ」が出現した。
次いで、「まだらネズミ」にアルビノ変異が生じ「シロネズミ」が出現した。

新たな謎:「まだらネズミ」の起源は?

 今回の研究は、「シロネズミ」の起源を明らかにしたと同時に、新たな謎~「まだらネズミ」の起源は?~を生み出しました。

 これにこたえるひとつのアプローチとして、ゲノムの比較研究があります。Kit変異の近傍のゲノム領域には、Kit変異が生じたラットのゲノム情報が残されている可能性があります。この領域を対象に、世界中の実験用ラット、愛玩用ラット、あるいは野生ラットのゲノムを比較することで、Kit変異がどのようなラットに生じたのか分かるかもしれません。

 別のアプローチとして、古い文献調査があります。例えば、ハーバード大学教授のCastleは、1914年The American Naturalist誌に、「まだらネズミは、1900年ごろJapanese rat と呼ばれていた」と報告しています。

 また、日本では江戸時代、ネズミを飼い馴らしてペットとして飼うという豊かな文化がありました。ネズミを飼うガイドブックとして、「養鼠玉のかけはし」(1775年)や「珍玩鼠育草」(1787年)が出版されていました。

 もしかしたら、日本の「まだらネズミ」がヨーロッパ、アメリカへとわたり、実験用ラットのアダムあるいはイブになったのかもしれません。21世紀のナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」事業とあわせて、「日本はラットを用いた科学研究を支えている」と思いをめぐらせることができます。

書誌情報

発表内容掲載雑誌

PLoS ONE 7(8): e43059(2012年8月16日(米国東部時間)掲載)

タイトル

Origins of Albino and Hooded Rats: Implications from Molecular Genetic Analysis across Modern Laboratory Rat Strains
アルビノラットと頭巾斑ラットの起源:現代の実験用ラット系統を対象とした分子遺伝解析からの推測

論文URL

http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0043059

著者名

Takashi Kuramoto1, Satoshi Nakanishi1, Masako Ochiai2, Hitoshi Nakagama2, Birger Voigt1, Tadao Serikawa1

所属

  1. 京都大学大学院医学研究科附属動物実験施設
  2. 国立がん研究センター研究所

[KURENAIアクセスURL] http://hdl.handle.net/2433/159101

本研究は、ナショナルバイオリソースプロジェクト「ラット」の一環として、実施されました。

 

 

  • 朝日新聞(8月17日夕刊 12面)、京都新聞(8月25日 9面)および日刊工業新聞(8月27日 17面)に掲載されました。
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