遺伝学におけるモザイク（モザイク症）とは—原因・仕組み・事例解説
遺伝学のモザイク（モザイク症）を原因・仕組み・事例でわかりやすく解説。X不活性化や分裂期エラーなど発生メカニズムと臨床例を図解で紹介。
遺伝学において、モザイク（またはモザイク症）とは、1つの受精卵から発生した個体に2つの異なる遺伝子型が存在することを意味する。その結果、その個体は1つの受精卵から生まれた2つ以上の遺伝的に異なる細胞株を持つことになる。
モザイクの原因は、以下の通りです。
この現象を発見したのは、カート・スターンである。1936年、彼は減数分裂では正常に行われる組換えが、有糸分裂でも行われることを証明した。組み換えが起こると、体細胞のモザイクが生じる。これは、遺伝的に異なる2種類以上の組織を含む生物のことである。
モザイクの仕組み（概念と分類）
モザイクは受精後の細胞分裂過程で起きる変化によって生じます。受精卵（接合子）としては通常均一な遺伝情報を持ちますが、分裂を繰り返す過程で一部の細胞に突然変異や染色体異常が生じると、その変化を持った細胞群（クローン）が残り、個体内に2種類以上の遺伝的背景が混在します。
主な分類：
- 体細胞モザイク（somatic mosaicism）：身体の一部の細胞だけに変化があり、臓器や皮膚の一部分にのみ表現型が現れることが多い。
- 生殖細胞（ゴナダ）モザイク（germline/gonadal mosaicism）：精子や卵子の系統に変化があり、表現型は本人に出ないが子に遺伝する可能性がある。
- 憲法的モザイク（constitutional mosaicism）：胚発生の比較的早期に起き、幅広い組織に影響するタイプ。
具体的なメカニズム
- 有糸分裂時の染色体誤配（非分離）や欠失・重複：分裂時に染色体が均等に分配されないと、一部の細胞でトリソミーやモノソミーが生じる（例：モザイク型ダウン症）。
- 有糸分裂における組換え（mitotic recombination）：カート・スターンが示したように、有糸分裂でも組換えが起こると局所的に遺伝的な差が生じる。ホモ接合化が生じ、劣性変異が表出することがある。
- 後天的な点突然変異（postzygotic mutation）：DNA複製や修復のエラーにより一部の細胞で遺伝子配列が変わる。
- X不活性化（ライオニゼーション）：雌の哺乳類では二本のX染色体のうち一方がランダムに不活性化されるため、同一個体内でX染色体上の変異遺伝子の発現が細胞ごとに異なり、斑状（パッチ状）の表現を示すことがある。
- リバースモザイク（revertant mosaicism）：病的変異が自然に修復され、正常な細胞クローンが生じることで症状が軽減する場合もある。
臨床的事例と表現型の多様性
モザイクは臨床表現型が非常に変わりやすい点が特徴です。影響を受ける細胞の種類・臓器・割合・発生時期によって無症状から重篤まで幅広い症状が見られます。
- 皮膚の模様（ブラシュコ線）を示す疾患：皮膚の表現が片側性や線状に現れることがある。
- 遺伝性疾患の区画的発現：例として、神経線維腫症（segmental neurofibromatosis）のように体の一部にだけ腫瘍が現れるケース。
- 内分泌疾患：McCune–Albright症候群（GNAS遺伝子の胎生後変異）などはモザイクで説明される代表例。
- 染色体モザイク：モザイク型ダウン症（部分的にトリソミー21の細胞が存在）、モザイクターナー症候群など。
- X連鎖疾患における女性の表現型のばらつき：保因者女性でX不活性化の偏りがあると症状が出ることがある。
診断法と検出のポイント
モザイクの検出は、変化が存在する細胞がサンプルに含まれているかどうかに依存します。血液だけでは検出できないことも多く、影響を受けた臓器や皮膚の病変部を直接検査する必要がある場合があります。
- 核型（染色体検査、karyotype）やFISH（蛍光in situハイブリダイゼーション）で大きな染色体異常を検出。
- マイクロアレイ（CGH、SNPアレイ）で部分的なコピー数変化を検出。
- 次世代シーケンス（NGS）やターゲット深度シーケンスで低頻度変異を検出（深いシーケンス深度が重要）。
- デジタルPCRやシングルセル解析は非常に低頻度のモザイクを検出するのに有効。
臨床的意義と遺伝カウンセリング
臨床意義：モザイクは同じ遺伝子変異でも表現型が軽い・局所的である場合がある一方、重要な臓器に影響すれば重篤化します。治療方針や予後の判断において、どの組織にどれだけ異常細胞が存在するかを把握することが重要です。
遺伝カウンセリング：体細胞モザイクの場合、親への再発リスクは通常低いですが、ゴナダ（生殖細胞）モザイクが存在すると子への遺伝リスクが高まる可能性があります。したがって、家族歴や遺伝学的検査の結果を総合してリスク評価を行う必要があります。
まとめ（要点）
- モザイクは1個の受精卵由来の個体内で複数の遺伝的に異なる細胞集団が共存する状態である。
- 原因は有糸分裂時の組換えや非分離、後天的突然変異、X不活性化など多岐にわたる。
- 表現型は変化の発生時期や影響部位によって大きく異なり、診断には適切な検体と高感度技術が必要である。
- 臨床的・遺伝学的評価は治療や家族リスク評価に直結するため重要である。
この女の子は、ブラウンの目とヘーゼル/グリーンの目を1つずつ持っています。
典型的な三毛猫
キメラ
モザイク症の人はキメラと呼ばれることが多いですが、これは間違いです。モザイクはもともと1つの受精卵から生まれたものですが、キメラは2つの受精卵から生まれたものです。
ツートンカラーに見えるその他の原因
これは、目の色で見るのが一番わかりやすいです。虹彩異色症とは、両目の間、または片目、もしくは両目の中で目の色が異なる状態のことです。虹彩異色症の原因には、遺伝的なものと偶発的なものがあります。例えば、デビッド・ボウイは、片方の瞳孔が永久的に拡張するような怪我をしたために、異なる目の色に見えています。
このページでは、遺伝子モザイクのみを取り上げています。
X-不活性化
これは、哺乳類のメスに見られる制御された自然な発育現象です。雌には2本のX染色体があります（雄は1本のみ）。雌の2本のX染色体が同じであることはほとんどありません。両者は同じ遺伝子を持っているが、いくつかの遺伝子座（位置）では異なる対立遺伝子（同じ遺伝子のバージョン）を持っている可能性がある。
初期胚では、各細胞が独立してランダムにX染色体の1コピーを不活性化する。この不活性化はその細胞の一生の間続き、その細胞の子孫はすべて同じ染色体を不活性化することになる。女性の生殖細胞ではXの不活性化が逆転し、すべての卵細胞に活性型のX染色体が存在することになる。
この現象は、キャリコ猫や三毛猫の色調に現れている。これらのメスは、X連鎖性の色遺伝子のヘテロ接合体で、毛色の遺伝子はX染色体に担われている。X不活性化とは、細胞群がどちらか一方のX染色体を活性化した状態で持つようになることである。
X-inactivationは、エピジェネティックな変化であり、1つの染色体上の遺伝子のスイッチを切ることです。これは遺伝子型の変化ではありません。胚の子孫の細胞は、元の細胞と同じX不活性化を持っています。これにより、X連鎖性遺伝病の女性の「保因者」に軽度の症状が現れることがあります。
変異点
体細胞の突然変異（体細胞変異）により、細胞群の遺伝情報が異なるようになる。モザイクを引き起こす体細胞の突然変異は、人間の人生の最初と最後の段階でよく見られます。がん研究では、白血病、リンパ腫、固形がんのほとんどが体細胞変異によるものであることがわかっている。
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質問と回答
Q:遺伝学でいうモザイクとは何ですか?
A: 遺伝学におけるモザイクとは、1つの受精卵から発生した個体に2つの異なる遺伝子型が存在することを指します。
Q:どのようにして複数の遺伝子型を持つ個体が生まれるのですか?
A:モザイクは、有糸分裂時の交叉、発生時の遺伝子変異や染色体変異、雌の哺乳類ではX不活性化によって生じます。
Q:雌の哺乳類におけるX不活性化とは何ですか?
A:X不活性化とは、雌性哺乳類の2本のX染色体のうち、1本が細胞内でランダムにスイッチオフされ、片方のX染色体のみが発現する現象のことです。
Q:モザイクという現象は誰が発見したのですか?
A:モザイク現象は、1936年にカート・スターンが発見したもので、減数分裂で正常に行われる組換えが、有糸分裂でも行われ、体細胞モザイクが生じることを証明しました。
Q: 体細胞性モザイクとは何ですか?
A:体細胞モザイクとは、2種類以上の遺伝的に異なる組織を持つ生物のことです。
Q: モザイクの原因は何ですか?
A:モザイクの原因は、有糸分裂時の交叉、発生時の遺伝子変異や染色体変異、雌の哺乳類ではX不活性化などがあります。
Q:遺伝学におけるモザイクの意義は何ですか?
A:遺伝学におけるモザイクの意義は、様々な表現型を持つ個体が生まれることであり、医学や進化生物学などの分野で重要な意味を持つことがあります。
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