遺伝子編集の革命「CRISPR」は、世界をどう変えるか
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VOL.22特集「未来の処方箋」より転載
2016年4月9日発売の『WIRED』日本版に掲載した記事より、未来の常識になるかもしれない8つの「処方箋」を順次公開。超簡単な遺伝子編集技術、細胞ナノスキャン、ゲーム治療、ミトコンドリアや皮膚から見えてくる新しい健康法…。関連記事は、こちらより。
ヒトゲノム（ヒトがもつDNA情報の総体）の完全解読から10年以上が過ぎたいま、生物学者たちの間では、ゲノム編集と呼ばれるアプローチに注目が集まっている。ゲノムを狙った場所で正確に切断することで、書き換えるというものだ。
DNAは切断されると、細胞がもつ修復機能によって修復される。このとき、DNA配列が完全には元通りにならないため、人工的なDNA切断によって遺伝子を破壊することができる。また、切断によってDNA組み換えを誘発することで、別の遺伝子を狙った位置に導入することもできる。自由度や正確性が限られていた従来の遺伝子組み換えと異なり、ゲノム編集ではどんなゲノムDNA領域でも、狙いとした部分だけを正確に書き換えることができる。
ゲノムを編集するには、標的となるDNAにだけ結合し、そのDNAを切断する酵素を使えばよい。同時にその酵素は、狙いとするDNAに合わせて結合相手を変えられるように、人工的に改変できなければならない。このアイデア自体は20年以上前からあり、実際にさまざまな方法が開発されてきたが、酵素の改変に時間がかかることがネックとなっていた。
そこに現れたブレイクスルーがCRISPRだ。もともと「CRISPR」という言葉は、細菌や古細菌などの微生物がもつある特殊なDNA配列を指すものだ。微生物の多くは、自分自身に感染したウイルスのDNAをバラバラに切断するシステムをもつ。さらに、こうしてできた多数のDNA断片を微生物自身のゲノムに取り込むことで、感染したウイルスのDNA情報を蓄えておくことができる。
こうして取り込まれた多数のDNA断片がCRISPRの正体だ。そして、もう一度同じウイルスが感染したとき、微生物はCRISPRをもとに、ウイルスDNAに結合する「ガイド」RNAをつくりだす。このガイドRNAが、Cas9というタンパク質とともに働くことで、微生物はウイルスDNAを切断し、排除することができる。つまりCRISPRは、微生物にとって免疫システムの一部として機能している。
この免疫システムをハックして、狙ったDNAを切断する人工的なツールとして応用したものが、テクノロジーとしての「CRISPR」だ。2012年、アメリカ・カリフォルニア大学バークレー校とスウェーデン・ウメオ大学の共同研究グループ、リトアニア・ヴィリニュス大学の研究グループがそれぞれ独立に、細菌がもつCRISPRシステムを使って、試験管内で狙ったDNAを人工的に切断できることを示した。
CRISPRは、これまでの方法と比べて圧倒的に簡便で、高い切断効率をもつだけでなく、ありとあらゆる生物のゲノム編集に利用できる。登場からすぐに、ヒトやマウスの細胞内でゲノム編集に使えることが示され、実際にゲノム編集したマウス個体も誕生した。現在では、哺乳類をはじめ、魚、昆虫、植物など、さまざまな生物種でCRISPRによるゲノム編集が行われている。そしてCRISPRは、もはや単なる実験ツールではない。
2015年、アメリカ・ハーヴァード大の研究グループは、CRISPRを使ってブタのゲノム中に組み込まれている62のウイルス遺伝子を不活性化することに成功した。ブタは長らく、ヒトへの移植用臓器を育てる培養器としての利用が見込まれていたが、ゲノムに潜むウイルスや免疫拒絶反応が問題となっていた。ゲノム編集ブタは、臓器提供者を必要としない移植医療という、まったく新しい医療を生み出す大きな一歩となる可能性がある。
同研究グループは、すでにブタゲノムのさらなる編集を進め、ヒトへの免疫拒絶反応を抑える研究についても発表準備を進めている。CRISPRを使って有害な昆虫や植物を環境中から排除する「ジーンドライヴ」も、大きなポテンシャルをもつ応用例だ。例えば除草剤に耐性をもつ雑草の排除や、広まってしまった外来動植物を根絶することも可能である。
CRISPRは、わたしたちの生活や未来を変えうるところまで迫っている。
ジェニファー・ダウドナ｜JENNIFER DAUDNAカリフォルニア大学バークレー校教授。いまやAI技術に並ぶ勢いで進歩を続けるCRISPR。ジェニファー・ダウドナ教授は、たった3年で生物学の世界を変えた同技術の開発において、中心的な役割を果たした人物。
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『WIRED』VOL.22「BODY & HEALTH 病気にならないカラダ」
先端科学とテクノロジーは、ぼくらのカラダをいかに変えていくのか？ 微生物・量子・遺伝子から見えてくる身体の新常識、21世紀のヘルスを拓く施設、そしてウェアラブルや遺伝子編集などのテクノロジーがもたらす「未来のヘルスケア」を読み解く。第2特集「イスラエル ゼロワン国家の夢」のほか、人間と囲碁AIの頂上決戦を目撃した4人の証言、映画『レヴェナント』の音楽を務めた坂本龍一&主演レオナルド・ディカプリオの独占インタヴューを掲載。
