CRISPR/Cas9の登場
2013年にゲノム編集の世界を一変させる CRISPR/Cas9 という 新たな画期的な技術が開発されました開発したのは カリフォルニアの ジェニファー・ダウドナ博士（写真左）と フランス人の エマニュエル・シャルパンティエ博士（写真右）です
彼女達の発見に次いで 同じ年にアメリカ・ボストンのブロード研究所の フェン・チャン博士が マウス・ヒト細胞でのCRISPR/Cas9の有効性を 確認しました
彼女達は 近い将来ノーベル賞を受賞するに違いないと 言われています ＜CRISPR/Cas9とは？＞ 目標とする特定のゲノムの 破壊や置換を可能にする フレキシブルかつシンプルなシステムで 特異性が高く毒性が低いという 願ったり叶ったりのものです その基本は ゲノムの 好きな場所 狙った部位に Cas9と呼ばれるDNA切断酵素を 持って行くことができる技術で 目的とする特定の遺伝子の発現を 編集することができます
その成功率は 従来の遺伝子導入や初期のゲノム編集技術と比べて はるかに高く 受精卵や微生物にも応用可能です 受精卵に CRISPR/Cas9を注入するだけで 植物でも動物でもヒトでも とても簡単にできます 一度に複数の遺伝子を 改変することも可能で 60カ所の遺伝子が編集できたという 報告もあります ＜発見の経緯＞ CRISPR/Cas9の正体は 古細菌に存在するDNA配列です 20年以上前の1987年に 日本人の石野良純博士が 古細菌に特徴的な繰り返し配列を有するDNAが 存在することを 発見しました しかし その時点では この繰り返し配列のDNAが どのような働きをしているのかは 明らかでありませんでした エマニュエル・シャルパンティエ博士と ジェニファー・ダウドナ博士は この繰り返し配列のDNAが 古細菌のウイルスに対する 免疫システムであることを 発見しました
細菌はウイルスに感染するので 一度感染したウイルスを 排除する免疫システムを 有しています この繰り返し配列は CRISPRアレイと呼ばれ 繰り返し配列の真ん中に 過去に古細菌に感染したウイルスの 遺伝子断片（スペーサー配列） が存在していて 同じウイルスが 古細菌に再び感染・侵入すると 古細菌のCRISPRアレイ中に存在する そのウイルスの遺伝子配列（スペーサー）が ガイド役になり CRISPRアレイがウイルスに結合します そしてCRISPRアレイに連結している DNA切断酵素Cas9を用い ウイルス遺伝子を切断します このようにして古細菌は 過去に感染したことがあるウイルスの 再感染を防いでいます まさに古細菌の免疫システムです そして この仕組みを発見したシャルパンティエ博士らは CRISPRアレイとCas9からなる 特定のDNAを認識して切断するシステムが ゲノム編集の新たな手段になる可能性を 思いついたのです ＜構成要素＞ CRISPR/Cas9は CRISPRとCas9の結合体です
CRISPRは ガイドRNAで その正体は TCCCCGC・・GCGGGGA 配列の繰り返しです ガイドRNAが 目的とするDNAに結合するように 目的とするDNAに相補的なRNAを・・の部位に仕込んで CRISPRを設計します Cas9は DNAを切断する制限酵素＝ハサミです CRISPRに仕込まれた RNAが認識して結合したDNAを Cas9が切断します このCRISPRとCas9の複合体を作り 細胞に導入して実験に用います ＜ゲノム編集の実際＞ CRISPRとCas9の複合体が 細胞内に導入されると まずCRISPRに仕込まれた 目的とするDNAに相補的なRNAが 相手のDNAの目的とする部分を見つけ出して 結合します その後 Cas9が 相補的RNAが結合したDNAを 切断します
除去したい部分が切断されたDNAは 自然に断端同士がくっついて修復されますから 目的とする部分は 完全にきれいに除去された形になります また 切断した部分に別のDNAを組込みたい場合は ターゲッテイングベクターを用いて 容易に導入できます ＜お手軽なCRISPR/Cas9システム＞ 現在は 自分が切断したいDNAに結合できる CRISPR/Cas9を オンラインで簡単に注文でき 価格はたったの65ドルです 1日の注文数は平均200件以上で 世界38か国へ輸出されているとのこと また 簡易キットも発売されています
上述したように このシステムは 初期のゲノム編集技術のZFN TALENと異なり ガイド役のタンパク質を設計する必要がなく CRISPRに目的とするDNAに 相補的なRNAを仕込むだけで 特異的な遺伝子編集を簡単に行えます 特別な技術も必要としませんので まさに 簡単でお手頃 誰にでもできる技術なのです 最近は このような DIY do it yourselfキット も 発売されているようで
ちょっとびっくりです！
高橋医院
