ゲノム編集の解説を始めたところ
タイミングよくというか
ビックリするようなニュースが飛び込んできました

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中国の研究者が
これから詳しく紹介する新たなゲノム編集の技術を
受精卵に施し
母胎に戻して双子の女の子を出産させたというのです

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斯界は喧々諤々の様相を呈していますが
この件についてはあとで詳しく説明することにして
もう少し基礎的な解説を続けます


さて 遺伝子導入は着実な成果を得られましたが
いかんせん効率が悪いし 成果を得るのに長い年月を要する

もっと速く もっと効率的に! がモットーの現代社会は
新たな遺伝子改変技術を求めます

そして さまざまな試みが成されてきました


<遺伝子ノックアウトマウス・KOマウス>

マウスの受精卵が発育した胚性幹細胞の
特定の遺伝子を壊し
そうした遺伝子を持ったマウスを誕生させます

特定の遺伝子を壊したマウスに
どのような変化や現象が起きるか観察できるので
壊された遺伝子が発揮する機能が
ダイレクトにわかります

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但し
この技術はES細胞(胚性幹細胞)がないとできなません

ES細胞は
受精卵から発生が始まったごく初期の
一時期にしか獲れない細胞で

得るには習熟した技術が必要とされます

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このようにノックアウトマウスの作製には
熟練の技術と何か月にもわたる時間が必要とされ

またマウス・ラットでしか出来ず
ヒトに応用することは出来ません


<ゲノム編集の幕開け>

KOマウスの欠点を克服するために
ゲノム編集の研究が始まりました

改変したい遺伝子のDNAを何らかの方法で直接切断して
その遺伝子の機能を失わせたり
そこに別のDNA配列を挿入して新たな機能を発現させよう

とする試みです

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第1世代のZFNは1996年に開発され
第2世代のターレン(TALEN)は2010年に開発されました

どちらも
特定の塩基に結合するタンパク質 がガイド役を果たします

@ZFN

まず ガイド役となる
編集したいDNAに結合するタンパク質(ジンクフィンガー:ZFN)を
設計して作成します

ジンクフィンガーは
ミネラルの亜鉛について説明したときに紹介しましたね

ZFNは 結合手を用いて3つの塩基をセットで認識します

このZFNに
遺伝子を切ることが出来る制限酵素(FoKIヌクレアーゼ)を連結させ
ZENが認識した遺伝子部位を切断します

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@TALEN(Transcription Activator-Like Effector Nucleases)

ガイド役は
タンパク質のTALエフェクター TALリピート

ハサミ役は
FokⅠヌクレアーゼ 

です

ガイド役のTALエフェクターは

*酵素(TALEN
*転写因子(TALE-TF
*その他の機能性ドメイン

との標的配列特異的な融合により
目的とする標的配列に結合します

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これらの融合タンパク質は 染色体の標的配列を特異的に認識・結合し

*ノックアウト(遺伝子を欠損させる)

*ノックイン(遺伝子を外から組込む)

といった 遺伝子編集を実現させます

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3つの塩基を認識するジンクフィンガー(ZFNs)と異なり
TALエフェクタードメインは 1塩基を認識するため
どのような配列でも標的とすることが可能であり

標的としていないDNA配列を誤って切断するリスクも少なくてすみます

このように 2010年代の始めまでは
ZFNやTALENを用いたゲノム編集が行われていました

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これらは 従来の遺伝子導入とは異なる特定の遺伝子に特異的な技術ですが
作製に時間や費用がかかるのが難点でした

そして いよいよ次の主役 CRISPR/Cas が登場してきます

 

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