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

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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)
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

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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
マウス・ヒト細胞でのCRISPR/Cas9の有効性を確認しました

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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

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その成功率は
従来の遺伝子導入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

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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

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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

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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

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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

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ちょっとびっくりです!  

 

 

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