ゲノム編集 | ダーウィン・ジャーナル

ノーベル賞候補ともいわれるゲノム編集技術（→追記：2020年ノーベル化学賞）。この衝撃的な最新テクノロジーは私たちの社会や生活を大きく変えつつあります。まだ日本語でわかりやすい説明が少ないように思いますので、英科学誌「ネイチャーコミュニケ...

しかし、ハ虫類では

・体内受精（受精のタイミングがわかりにくい）

・扱いにくい、柔らかい卵殻

・産卵前に胚発生が始まってしまう

などの特徴があるため、これまでゲノム編集技術をハ虫類に応用することは難しかったようです。

今回の動物実験で行われた、新しいゲノム編集の方法・手順

↑今回トカゲの実験で行われたゲノム編集の手順（Ashley M.Rasys氏らの論文[CC]より引用）

今回の研究では、麻酔手術によって、トカゲの卵巣内にある受精前の卵細胞にゲノム編集のための要素を注入したようです。

参考動画｜Daily Mail：本研究でのトカゲの実験手順（麻酔・手術・注入など）の実演

遺伝子編集が成功して、アルビノのトカゲが誕生

↑ゲノム編集によって生まれたアルビノのトカゲと通常の個体（Ashley M.Rasys氏らの論文[CC]より引用）

遺伝子を改変することに成功して、産卵された卵からアルビノのトカゲが孵化したようです。

なぜアルビノ関連の遺伝子をターゲットに選んだのか？

今回、ゲノム編集のターゲットとして、チロシナーゼ遺伝子が選ばれた理由は、

・多くの脊椎動物にとって致命的でない

・アルビノになるため、ゲノム編集の結果が容易に判別できる

・アルビノに関連する目の病気を研究するモデル生物を作りたい

といった目的・背景があったようです。

今回の実験では、狙った遺伝子の改変効率はあまり高くなかったようですが、今後はこのトカゲ以外のハ虫類や、鳥類にもこの手法が応用できる可能性が期待されているようです。

管理人チャールズの感想

ゲノム編集のハ虫類への応用に成功したというニュースでした。ゲノム編集技術は、幅広い生物で応用が進んでおり、昨年は中国で、ゲノム編集によりHIV耐性を持つとされる赤ちゃんが生まれたニュースが大きな物議を醸していましたね。今後も目が離せない技術です。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）Rasys, A.M., Park, S., Ball, R.E., Alcala, A.J., Lauderdale, J.D. & Menke, D.B. (2019) CRISPR-Cas9 Gene Editing in Lizards Through Microinjection of Unfertilized Oocytes. Cell Reports, 28(9):2288–2292.e3. DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.07.089

様々な生物へのゲノム編集の応用例やニュースは、以下の記事でも取り上げています。

リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

カイコの幼虫は、なぜ桑の葉しか食べないのだろう？その原因と考えられる遺伝子が見つかった。米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年2月に掲載されたZhong-Jie Zhang氏らの研究では、味覚受容体に関連すると思われる遺伝子を破壊する...

CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

CRISPRによるゲノム編集を応用した、新たな害虫駆除方法が発明された。2019年1月に英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されたNikolay P. Kandul氏らの論文によれば、ゲノム編集によって不妊のオスしか発生しない...

ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L....

世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

2018年11月に世界で初めて遺伝子編集した双子の赤ちゃんを誕生させたと発表して、メディアや科学者たちから強い批判を浴びている中国の賀建奎（フー・ジェンクイ）氏。受精卵のゲノム編集は、倫理的な問題などから、中国を含む多くの国で規制されてい...

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ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

チャールズ（管理人） — Thu, 12 Sep 2019 23:50:41 +0000

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。

生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L. Norris氏らの論文によれば、ゲノム編集によって角をなくしたウシの遺伝子を外部機関が調べた結果、外来の細菌の遺伝子が意図せずにウシのDNAに組み込まれてしまっていたことが発覚したようです。

アイキャッチ画像：ゲノム編集で生まれた角のない牛と通常の牛（Alison L. Van Eenennaam氏らの論文[CC]より引用）

ゲノム編集による家畜の遺伝子の改変

参考動画｜SciFri：ゲノム編集によって角が生えないように遺伝子を改変したウシについての解説動画（英語のみ）

ウシの角は他個体や飼育者を傷つける危険性などがあるため、乳牛ではしばしば、子牛の段階でまだ成長していない角を熱によって取り除く（除角）ようです。しかし、この除角は痛みを伴うため、動物福祉の観点から問題視されており、ゲノム編集はその代替策として期待されている面があるようです。

ゲノム編集された除角牛の遺伝子から、意図しない細菌のDNAを発見

今回、FDA（アメリカ食品医薬品局）がゲノム編集された除角牛の遺伝子を調査した結果、目的の遺伝子を導入するために使われた鋳型プラスミド（細菌のDNA）が、意図せずウシのゲノムに組み込まれてしまっていたことが確認されたようです。

↑a：鋳型プラスミド　b：編集されていない遺伝子　c：編集された遺伝子 ⇒ 一方の対立遺伝子にはプラスミドの一部と導入遺伝子の余分なコピーが組み込まれてしまっている（Alexis L. Norris氏らの論文[CC0]の図を引用）

この牛に組み込まれたプラスミドには抗生物質耐性遺伝子などが含まれていたようですが、牛そのものへの潜在的な影響や、この牛を人間が食べる場合の安全性などについては、この論文では特に言及されていません。

企業や研究者がゲノム編集による意図しない遺伝子変異を見過ごさないためには、既存のスクリーニング技術をさらに改良することが必要なようです。

主要参考文献・出典情報（CC0）Alexis L. Norris, Stella S. Lee, Kevin J. Greenlees, Daniel A. Tadesse, Mayumi F. Miller, Heather Lombardi. Template plasmid integration in germline genome-edited cattle. bioRxiv 715482; doi: https://doi.org/10.1101/715482

管理人チャールズの感想

昨年末には、中国でゲノム編集によりHIV耐性を持つように遺伝子改変された赤ちゃんが誕生し、大きな物議を醸していましたね。

最近では、医療面への応用だけでなく、遺伝子改変した家畜や作物など、ゲノム編集食品の規制・表示についても色々と議論が行われているようです。

潜在的なメリットとデメリット、安全性や倫理的な問題など考えるべきことはたくさんありますが、ほとんどの全ての人がいずれは向き合わざるを得ない重要なテーマだと思います。

ゲノム編集については以下の記事でも取り上げています。

世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

ゲノム編集でアルビノのトカゲが誕生【最新研究】

ゲノム編集をハ虫類に応用するのはこれまで技術的に難しかったようですが、今回トカゲで成功したようです。学術誌「セル・リポーツ」に2019年8月に掲載されたAshley M.Rasys氏らの研究では、CRISPR Cas9（クリスパーキャスナ...

リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

抗ウイルス薬を用いる現在のHIV（ヒト免疫不全ウイルス）治療では、HIVは完治しないため、薬を一生飲み続ける必要があるようです。しかし今回、英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年7月に掲載されたPrasanta K. Da...

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HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

チャールズ（管理人） — Wed, 03 Jul 2019 21:36:19 +0000

抗ウイルス薬を用いる現在のHIV（ヒト免疫不全ウイルス）治療では、HIVは完治しないため、薬を一生飲み続ける必要があるようです。しかし今回、英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年7月に掲載されたPrasanta K. Dash氏らの論文では、抗ウイルス薬とゲノム編集技術を併用した治療によって、マウスからHIVを除去することに成功したと発表されています。

参考動画｜USA TODAY：本研究の概要を報じたニュース（英語のみ）

現在の抗ウイルス薬治療では、HIVは除去できない

UNAIDS（国際連合エイズ合同計画）によれば、世界で3670万人以上がHIV1型に感染しており、毎日5000人以上が新たに感染していると推定されています。

現在の抗ウイルス薬による治療では、ウイルス感染を抑制することはできますが、患者のゲノムに組み込まれた状態のHIV（プロウイルスDNA）を除去することは残念ながらできないようです。

そのため、抗ウイルス薬の治療をやめると、このように潜伏していたHIVが再び活性化して、エイズ（AIDS、後天性免疫不全症候群）の発症につながってしまうとのことです。

こうした背景から、患者のゲノムに組み込まれたHIVのプロウイルスDNAを除去することが、HIVを根本的に治療する上で重要と考えられます。

しかし、実際にHIVを除去できた患者はこれまでに2人しか知られていないようです。

※HIVが消滅した2人目の事例については次の記事で少し触れています。

2019年前半に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ10選

2019年前半に世界的に話題になった論文・ニュース*をまとめました。生物に関係する話題や、健康・環境・テクノロジーなど、当サイトに関連する様々な分野の最新研究を取り上げています。ソースの学術論文の大半はオンラインで無料で閲覧できますので、...

抗ウイルス薬とCRISPRゲノム編集の組み合わせで、HIVの除去に成功

本研究の概要を示した図（Prasanta K. Dash氏らの論文[CC]より引用）

本研究では、長期間作用する抗レトロウイルス薬(LASER ART)とゲノム編集（CRISPR-Cas9）の治療を併用した場合に、一部のマウスでHIV1型の除去に成功しています。

ゲノム編集とは、遺伝子を狙った場所で切断したり改変できる技術です。本研究ではゲノム編集によって、マウスのゲノムに組み込まれたHIV（プロウイルスDNA）を除去したとのことです。

※ゲノム編集（CRISPR/Cas9）については、次の記事で詳しく説明しています。

世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

抗ウイルス薬とゲノム編集のどちらか一方のみを単独で治療に用いた場合には、HIVが検出されたとのことです。両方を併用した場合のみ、HIVの除去に成功しています。

また、本研究では、CRISPR-Cas9ゲノム編集のオフターゲット作用（想定外のDNA部位を切断してしまう働き）は検出されなかったとのこと。

将来的に、ヒトに感染したHIVを除去できるような完治治療の確立へ向けて、重要な一歩が踏み出されたと言えそうです。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Dash, P.K., Kaminski, R., Bella, R. et al. Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized Mice. Nat Commun 10, 2753 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-10366-y

管理人チャールズの感想

ゲノム編集技術を利用したHIVの治療については、2018年に、中国の研究者がCCR5と呼ばれる遺伝子を編集した双子の赤ちゃんを世界で初めて誕生させ、国際的に批判を浴びたことが記憶に新しいですね。

詳しくは次の記事で触れています。

倫理的に議論すべき点や、技術的課題はまだまだあるとは思いますが、近い将来、大半の人が医療面でもゲノム編集の恩恵にあずかるようになることは、ほとんど間違いないような気がしています。

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自然消滅型の新・遺伝子ドライブ「デイジードライブ」とは？ー無限拡散の危険対策

チャールズ（管理人） — Tue, 16 Apr 2019 03:57:49 +0000

遺伝子ドライブとは、マラリアを媒介する蚊を根絶させたり、ネズミなどの外来侵入種をコントロールできる可能性を持つ遺伝子改変技術ですが、その自己増殖的な特性のために、無限に広がって世界中のターゲット生物種に影響が及んでしまう危険性が懸念されています。こうした遺伝子ドライブの問題への対応策として、学術誌「米国科学アカデミー紀要」に2019年4月に掲載されたCharleston Noble氏らの論文*では、世代を重ねると自然に消滅するような、新しい遺伝子ドライブ技術である「デイジー・ドライブ」が提案されています。

*プレプリントとしては2016年にbioRxivに掲載

参考動画　”Daisy-chain gene drives”　MIT Media Lab （英語のみ）：通常の遺伝子ドライブと、デイジードライブ（デイジーチェーン遺伝子ドライブ）についてのわかりやすい解説

遺伝子ドライブとは？

遺伝子ドライブとは、通常のメンデル遺伝（50%）よりも高い確率で遺伝子が子に伝わる現象のこと。遺伝子ドライブを応用すれば、改変した遺伝子（例えばマラリアの伝達を防ぐ遺伝子）を野外集団（例えばマラリアを媒介する蚊）に広められる可能性がある。

※遺伝子ドライブの概要については次の記事で詳しく解説しています

⇒ 遺伝子ドライブとは？図や動画で原理・メカニズムをわかりやすく解説

改変遺伝子を持つ個体を野外に放つだけでは、普通、改変遺伝子は野生集団中に広まらない。

（K.ESVELT 2018 CC BYの図を改変）

一方、遺伝子ドライブでは、最大100%の確率で子に遺伝子を伝えられれる。しかし、このような通常の遺伝子ドライブは自己増殖的な特徴を持っているため、ローカルな野外集団の遺伝子を改変するのみならず、世界規模で遺伝子ドライブが改変遺伝子とともに際限なく広まってしまう危険性がある。（K.ESVELT 2018 CC BYの図を改変）

新技術・デイジードライブとは？

今回新たに発表されたデイジードライブ（デイジーチェーン遺伝子ドライブ, daisy chain gene drive）では、遺伝子ドライブの要素（DNAのハサミなど）を複数の染色体に分散させることによって、自己増殖的な性質を弱めて、時間（世代）の経過とともに自然に消滅するよう設計されているようだ。

※デイジーチェーン（daisy chain）とは、元来、ヒナギク（花）を鎖状につないだものを指すようです。

（K.ESVELT 2018 CC BYの図を改変）

通常の遺伝子ドライブでは、Aが野生型の対立遺伝子Wを改変して自分と同じAにすることでAA（ホモ）になる。一方、デイジードライブでは、Aが野生型の対立遺伝子Wを改変してAAとなるにはBのハサミが必要となる。同様に、Bが野生型の対立遺伝子Wを改変してBBとなるにはCのハサミが必要となる。Cには適切なハサミがないので、自己増殖できない（CCにはならない）。そのため、世代を重ねるとC、B、Aの順に遺伝子の頻度は減少していき、最終的には遺伝子ドライブは推進力を失う（エンジンを使い果たした打ち上げロケットのように）

（Charleston Noble氏らの論文 [CC] の図を改変）

Bは、Cがないと遺伝子ドライブにはなれない。Aは、Bがないと遺伝子ドライブにはなれない。世代を重ねるとC、B、Aの順に遺伝子頻度は減少していく。そのため、デイジードライブでは、最終的に遺伝子ドライブは止まると考えられる。

デイジードライブの危険性

（Charleston Noble氏らの論文 [CC] の図を改変）

しかし、デイジードライブにもリスクがある。上図のように、DのハサミがAの染色体に移動するような遺伝子の組み換えが起こってしまうと、自己増殖型の遺伝子ドライブ（デイジー・ネックレス）となって、通常の遺伝子ドライブと同様に無限に広まってしまう危険がある。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Charleston Noble, John Min, Jason Olejarz, Joanna Buchthal, Alejandro Chavez, Andrea L. Smidler, Erika A. DeBenedictis, George M. Church, Martin A. Nowak, Kevin M. Esvelt. Daisy-chain gene drives for the alteration of local populations. Proceedings of the National Academy of Sciences Apr 2019, 116 (17) 8275-8282; DOI: 10.1073/pnas.1716358116

MIT media labo | sculpting evolution： https://www.media.mit.edu/projects/daisydrives/overview/

管理人チャールズの感想

遺伝子ドライブについては、2018年に実験室で蚊の絶滅に成功しているほか、2019年にはマウスの生殖系列で遺伝子ドライブの応用に一部成功したことが報告されるなど、哺乳類にまで応用範囲が広がっているようです。

すでにゲノム編集で遺伝子を改変された人間の赤ちゃんが誕生するなど、各人の倫理感だけに頼ることはできない時代だと思いますので、遺伝子ドライブ関連の技術についても、誰かが無責任に使用する可能性は十分あるように感じます。こうした潜在的な脅威も考慮して、より確かな安全策・対応策が必要なように思います。一般の人々も含めて十分に議論することが大切でしょう。

⇒ 遺伝子ドライブとは？図や動画で原理・メカニズムをわかりやすく解説

⇒ CRISPR/Cas9遺伝子ドライブに「抵抗性」の壁ー最新研究【マラリア解説動画あり】

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リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

チャールズ（管理人） — Thu, 11 Apr 2019 21:29:53 +0000

カイコの幼虫は、なぜ桑の葉しか食べないのだろう？その原因と考えられる遺伝子が見つかった。米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年2月に掲載されたZhong-Jie Zhang氏らの研究では、味覚受容体に関連すると思われる遺伝子を破壊することにより、リンゴやナシ・コーンなどを食べる蚕を作り出すことに成功した。

昆虫の食性と味覚

昆虫がどんな食べ物を好むかは、嗅覚や味覚が重要な役割を果たしていると考えられる。昆虫の味覚受容体は、糖や苦み成分、不揮発性のフェロモンなどを感知できることが知られている。アゲハチョウの仲間では、産卵のための植物を認識するのに味覚受容体が関わっているとの報告がある（Ozaki et al.,2011）。

アゲハチョウでは、前足の先にある味覚受容体が産卵植物の認識に関わっているという

（K Ozaki et al. A gustatory receptor involved in host plant recognition for oviposition of a swallowtail butterfly [CC]の図を引用）

参考動画｜VOX：蚕の誕生から絹糸が作られるまでを解説したダイジェスト動画（カンボジアの例、英語のみ）

しかし、カイコがなぜ桑の葉しか食べないのか、その分子的なメカニズムはこれまでわかっていなかった。

ゲノム編集で、苦味受容体の候補遺伝子を破壊

最近の研究によって、カイコの味覚受容体遺伝子は特定されているものの、大半の遺伝子の機能はまだ解明されていない。また、カイコの食性の好みに、味覚受容体遺伝子が関わっているかどうかもわかっていなかった。

今回、Zhong-Jie Zhang氏らの研究では、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術によって、苦味受容体の候補遺伝子を破壊して、カイコの食性の変化などを調べた。

※ゲノム編集・CRISPRとは何か？については次の記事にまとめています。

⇒　ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく原理・応用例や倫理的問題を解説

実験の結果

C：リンゴ　Ｄ：ナシ　E：大豆　F：コーン（Zhong-Jie Zhang氏らの論文[CC]の図を引用）

苦味受容体の候補遺伝子を破壊した結果、カイコは桑の葉以外の果物や種子も食べるようになった。

ただし、桑の葉以外の餌で育った幼虫は、全て5齢で死亡した。長期にわたる家畜化によって桑の葉に適応した結果だと考えられる。

本研究によって、カイコが桑の葉しか食べない原因となっている遺伝子がほぼ特定されたといえる。味覚受容体についての知見は、養蚕業への応用や、農業害虫を管理する新たな手法の開発に生かせるかもしれない。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Zhang Z-J, Zhang S-S, Niu B-L, Ji D-F, Liu X-J, Li M-W, et al. (2019) A determining factor for insect feeding preference in the silkworm, Bombyx mori. PLoS Biol 17(2): e3000162. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000162

管理人チャールズの感想

このように、簡単な遺伝子操作によって生物を劇的に改変できる例を見ると、改めてCRISPRゲノム編集というツールの強力さを実感します。ただ、今回の遺伝子改変カイコについては、おそらく適切な食べ物の区別ができなくなっているだけであり、桑の葉の代わりにリンゴを食べて成長できるわけではないと思われます。

栄養的には優れているけれど不味いためカイコが嫌がって食べないようなエサがあるならば、今回のカイコが直接応用できるかもしれませんね（親が子供にピーマンを食べさせようとするようなシチュエーションです。笑）

⇒ CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

⇒ 世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

⇒　ゲノム編集・クリスパーcrisprとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

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世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

チャールズ（管理人） — Sat, 16 Mar 2019 18:32:32 +0000

2018年11月に世界で初めて遺伝子編集した双子の赤ちゃんを誕生させたと発表して、メディアや科学者たちから強い批判を浴びている中国の賀建奎（フー・ジェンクイ）氏。

受精卵のゲノム編集は、倫理的な問題などから、中国を含む多くの国で規制されています。また、CRISPRを利用した遺伝子編集は、意図しない場所の遺伝子を改変する恐れがあるなど、技術的にもまだ発展途上で、人間へ適応した場合のリスクは未知数です。さらに、賀氏が遺伝子を編集した目的だと主張するHIVの感染を防ぐ治療についても、その必要性に疑問が投げ掛けられているようです。

※ゲノム編集とは何か？については次の記事でまとめています。

厳しい批判の渦中にある賀氏ですが、当の本人が、ゲノム編集赤ちゃんを誕生させた経緯や自身の心情などについて、わかりやすく語っている貴重な動画を見つけましたので、ご紹介します。

賀建奎（フー・ジェンクイ）氏、自ら語る

（日本語字幕付き）

オリジナル動画のクレジット表記（creative commons）
The He Lab　“About Lulu and Nana: Twin Girls Born Healthy After Gene Surgery As Single-Cell Embryos”
https://www.youtube.com/watch?v=th0vnOmFltc　2018/11/25公開
（当サイトにて日本語字幕を追加）

以下、上の動画の日本語字幕の書き起こしです。

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※

2人の美しい中国の女の子の赤ちゃん、ルルとナナが、他のどんな赤ちゃんにも劣らず健康に、この世界で産声を上げました。数週間前のことです。女の子たちは現在は家にいて、母親のグレイス、父親のマークと一緒です。

グレイスの妊娠は、通常の体外受精によって始まりましたが、1つだけ違いがあります。私たちは、父親の精子を卵子へ送り込んだ直後に、少々のタンパク質と指令も送り込んだのです。遺伝子を手術するためです。

ルルとナナがたった1つの細胞のときに、この遺伝子手術によって入口を取り除きました。それは、HIV（エイズの原因ウイルス）がヒトに感染するための侵入口です。

数日後、ルルとナナを母親のグレイスの子宮に戻す前に、私たちはこの遺伝子手術がうまくいったかどうかをチェックしました。全ゲノム配列決定によるチェックです。結果は、手術が予定通り安全に行われたことを示していました。

母親のグレイスの妊娠は正常でした。私たちは、超音波や血液検査によって注意深く検査を行いました。出産後、私たちは再びルルとナナの全ゲノム配列を深く読みました。これによって確認できたことは、遺伝子手術が安全に行われたということです。どの遺伝子も変化していませんでした。ただ1つの例外として、HIVを防ぐ遺伝子だけが変化したのです。

ルルとナナは、他のどんな赤ちゃんにも劣らず健康で心配はいりません。

父親のマークは初めて娘たちを見たとき、「自分がまさか父親になれるとは思わなかった」と話しました。今や、彼は生きる理由、働く理由、そして目的を見つけだしたのです。

おわかりでしょうが、父親のマークはHIVを持っています。多くの発展途上国における差別のせいで、HIVはさらに悪化しています。雇用主はマークのような人々を解雇します。医者は医療ケアを拒み、女性たちに強制不妊手術を行うことさえあります。マークとグレイスは、このような恐ろしい世界へ子供を産み落とすことに耐えられませんでした。

マークの言葉から、私はこれまで十分に気付いていなかった新しいことを学びました。遺伝子手術は、嚢胞性線維症などの致命的な遺伝病や、HIVなどの生命を脅かす感染から子供を救える可能性があります。しかしこの遺伝子手術は、健康に暮らせる平等な機会を少年や少女に与えるのみならず、家族全体を癒すのです。

2児の娘の父として、私が思うに、社会への最も有益な美しい贈り物は、新たなカップルに愛情に満ちた家庭を築き始める機会を与えることです。

世界初の「試験管ベビー」としてルイーズ・ブラウンが生まれたとき、メディアはパニックを煽りました。しかし40年の間に、規制やモラルも体外受精とともに発達してきました。治療への応用のみに限定することを約束しながら、800万人以上の子供の誕生に貢献してきました。

遺伝子手術は、体外受精のさらなる進歩であり、少数の家族に貢献することのみを目的としています。少数の子供にとっては、初期の遺伝子手術だけが唯一の生き残る方法かもしれません。遺伝病を治して、生涯にわたる苦しみを防ぐのです。このような子供たちに対しては、どうか憐れみをかけてください。

彼らの親たちは、デザイナーベビーを望んではいません。薬では抑えられない病気で苦しむことのない子供をただ望んでいるだけです。遺伝子手術は治療のためのテクノロジーであり、そして、そこにとどまるべきです。IQ（知能指数）を高めたり、髪や目の色を選択することは、愛情にあふれる親がすることではありません。それは禁止されるべきです。

私は、自分の仕事が議論を巻き起こすであろうことは理解しています。しかし私は、このテクノロジーを必要としている家族がいると信じています。この私が、彼らの代わりに批判を受ける覚悟でいます。

皆さんは、私たちの倫理観や仕事について、もっと詳しく知ることができます。私たちは、よりシンプルな動画をいくつかすでに投稿しています。下のリンク*から、私たちの研究室のウェブサイトにアクセスすることもできます。ルルとナナ、あるいは私へ連絡したい場合には、この画面上のメールアドレスを利用してください。

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※

以上が賀氏の発言の引用です。

*Youtubeのオリジナル動画のページにあるリンクからは、研究室へアクセスできませんでした（2019年3月16日現在）。賀建奎元准教授はすでに大学を解雇されているようです。

賀氏が操作したとされる遺伝子はCCR5と呼ばれるもので、HIVが白血球に侵入するために利用する白血球表面の受容体に関わるだけではなく、記憶力や知能など脳の機能とも関係している可能性があるようです。

※2019年の研究では、賀氏が遺伝子CCR5を操作したことで、赤ちゃんの寿命が短くなってしまっている可能性が指摘されています。⇒（追記）この論文は2019年10月6日に撤回されたようです。

ゲノム編集を利用した別なHIVの治療法についての研究も発表されています。

HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

技術自体は科学者たちの努力によって確実に進歩していきますので、人間の遺伝子をどこまで改変するかについては、最終的には科学の問題というよりも、むしろ倫理的・道徳的な価値判断の問題になりそうですね。近い将来、誰もが向き合わなければならないテーマでしょう。

CRISPRゲノム編集などに関わる話題については、以下の記事でも取り上げています。

⇒　ゲノム編集・クリスパーcrisprとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

⇒　CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

⇒　CRISPR/Cas9遺伝子ドライブに「抵抗性」の壁ー最新研究

⇒　遺伝子ドライブとは？原理・メカニズムの要点を簡潔に解説（動画・図説あり）

⇒　実験で蚊の絶滅に成功した遺伝子ドライブーその危険性、課題と安全対策

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実験で蚊の絶滅に成功した遺伝子ドライブーその危険性、課題と安全対策

チャールズ（管理人） — Tue, 29 Jan 2019 11:04:11 +0000

2018年には、遺伝子ドライブにより実験室でマラリアを媒介する蚊を絶滅させることに成功したとの論文が発表されています。

さまざまな応用が期待される一方で、生物種全体を遺伝的に改変することに対する懸念も大きいようです。誤って実験室から野外に遺伝子ドライブが流出した場合、生態系全体に広く影響をもたらす危険性も指摘されています。

2019年1月に英科学誌「eLife」に掲載されたJackson Champer氏らの研究では、研究室で安全に遺伝子ドライブの実験を行うための予防的対策として、2つの分子的手法を推奨しているようです。

遺伝子ドライブとは？

参考動画：CRISPR遺伝子ドライブの立役者の一人、Kevin Esvelt氏が遺伝子ドライブの原理や応用可能性・潜在的な危険性などについてわかりやすく解説。（英語のみ）

遺伝子ドライブとは、通常のメンデル遺伝よりも高い確率で遺伝するシステムのこと。近年、CRISPR/Cas9のような革新的なゲノム編集技術が出現したため、遺伝子ドライブを応用することで、特定の遺伝子を集団中に急速に広められる可能性があります。

たとえば、マラリアなどの病気を媒介する蚊の野外個体群に病気の伝達を防ぐ遺伝子を広めたり、病気を媒介する蚊そのものの数を減らしたり、外来侵入種や農業害虫の駆除したりなど、さまざまな応用可能性が期待されています。

ニュージーランド政府は、2050年までにネズミなどの外来種を根絶する計画「Predator Free 2050」を発表しており、その中で遺伝子ドライブの利用を検討しているようです。

※遺伝子ドライブの基本原理については、次の記事でも詳しく説明しています。

遺伝子ドライブとは？図や動画で原理・メカニズムをわかりやすく解説

遺伝子ドライブの概要に関してわかりやすい日本語の情報がまだ少ないため、ハーバード大学ヴィース研究所が公開している動画やMITメディアラボのK.M.Esvelt氏の論文などを引用しながら、遺伝子ドライブの原理・仕組みなどについて簡単にまとめて...

参考動画 “New Zealand sets target to make country ‘predator-free’ by 2050″（CGTN）：ニュージーランド政府は2050年までに外来種の根絶を目指しており、その政策の中で遺伝子ドライブの利用を検討している。（英語のみ）

遺伝子ドライブの課題

遺伝子変換効率には、大きなばらつきがある

CRISPRによる遺伝子ドライブがある程度機能することは、酵母、ハエ、蚊などですでに実証されているようです。しかし、その遺伝子の変換効率には大きなばらつきがある（出芽酵母で100%近く、キイロショウジョウバエで19～62%、ハマダラカで87～99%）ようです。このように変換効率がばらつく原因としては、Cas9発現のレベルやタイミング、ターゲットとする遺伝子、組み換え率などいくつかの要因が考えられるとのことです。

遺伝子ドライブに対する抵抗性

遺伝子ドライブに変換できない「抵抗性」遺伝子がしばしば形成されることも、大きな問題のようです。遺伝子変換効率と同様、抵抗性遺伝子の形成率にも対象生物や遺伝子ドライブのシステムによって大きなばらつきがみられるとのことです。

マラリアを媒介するハマダラカの一種Anopheles gambiae（credit: CDC/James Gathany, public domain）

変換効率や抵抗性の問題に対する解決策

これらの問題には、すでに以下のような対策が考えられているようです。

・隣接領域をターゲットとする複数のガイドRNAの使用（gRNA multiplexing）

・プロモーターの改善

・ターゲット領域の注意深い選択

こうした解決策の有効性を実証した研究もあるようです（以下参照）。

遺伝子ドライブの実験における成功例

実験室で蚊の「絶滅」に成功

2018年には、実験室内のケージで遺伝子ドライブによって、マラリアを媒介するハマダラカを絶滅させることに成功したことを報告する論文が発表されています。抵抗性の問題を乗り越えて、メスを不妊にする遺伝子ドライブが集団中に広がることによって、わずか7～11世代で蚊の集団は絶滅したようです。

参考動画　”Genetic Engineering of Mosquitoes Spurs New Hope in Malaria Fight” （VOA News）：実験室のケージ内で、遺伝子ドライブを利用してハマダラカの絶滅に成功（英語のみ）。

遺伝子ドライブを哺乳類（マウス）に適用することに成功

2019年には、遺伝子ドライブを実験室でマウスへ適用することに成功したことを報告する論文が発表されています。

参考動画：哺乳類であるマウスへの遺伝子ドライブの適用を報告した論文の概要について解説している。（カリフォルニア大学）

遺伝子操作した蚊を野外に放つブラジルの実験は事実上失敗か

遺伝子を操作して優性致死遺伝子を組み込んだネッタイシマカの雄を大量に放つブラジルの大規模な野外実験では、個体数を一時的に減らすことはできたものの、その後ほぼ元の水準に戻ってしまったようです。

改変遺伝子自体は野生個体群に組み込まれてしまっており、予期せぬ影響も懸念されるため、今後は慎重なモニタリングが必要だろうとのことです。（Evans et al., 2019 )

Transgenic Aedes aegypti Mosquitoes Transfer Genes into a Natural Population - Scientific Reports

In an attempt to control the mosquito-borne diseases yellow fever, dengue, chikungunya, and Zika fevers, a strain of transgenically modified Aedes aegypti mosqu...

※こちらは遺伝子ドライブそのものの実験ではありません

遺伝子ドライブの危険性

遺伝子ドライブにはこのような進展が見られる一方で、実際に野外で遺伝子ドライブを応用した際にどのような結果になるかについては、大きな懸念があるようです。

遺伝子ドライブ自体が「新しい強力な侵入種」になりうる

ある集団中に遺伝子ドライブが侵入するには、ごく少数の遺伝子ドライブ個体を導入するだけで十分である可能性が指摘されています。そのため、その集団が絶滅する前に、遺伝子ドライブが別な大陸や島に侵入してしまうリスクがあるようです。また、ネズミなどの害獣がもたらす経済的損失の大きさを考えると、一部の人間が故意に遺伝子ドライブ個体を他の場所へ移動させる可能性も非常に高いと言えます。つまり遺伝子ドライブ自体が新しい強力な侵入種となり、各地に広がって生態系を改変してしまう危険性があるようです。

遺伝子ドライブの新たな安全対策

遺伝子ドライブ個体が誤って実験室から野外に流出した場合は、ごく少ない個体数であっても、自然の生態系に遺伝子ドライブが広がってしまう恐れがあります。現在の安全対策は主に物理的な閉じ込めに頼っていますが、ヒューマンエラーなどを考慮すると必ずしも万全とはいえないようです。そこでJackson Champer氏らは、分子メカニズムによる2つの安全対策を推奨しています。

①遺伝子ドライブのターゲットとして、野生型には存在しない遺伝子領域を合成する（synthetic target site drive, ターゲット配列が実験室内の系統にしか存在しない）

②DNA切断に必要なエンドヌクレアーゼを遺伝子ドライブとは別な場所に組み込む（split drive、Cas9とガイドRNAを分離）※「デイジードライブ」とも呼ばれている遺伝子ドライブです。

デイジードライブの詳細については次の記事をご覧ください。

⇒　自然消滅型の新・遺伝子ドライブ「デイジードライブ」とは？ー無限拡散の危険対策

どちらの場合も、それぞれ実験室内の系統がいない野外環境では、効率的に遺伝子ドライブが機能しないと考えられ、安全対策（遺伝子ドライブの封じ込め策）として期待できるようです。

関連動画：遺伝子ドライブの安全対策を解説。上記2つに加え、③「元に戻せる遺伝子ドライブ」 (reversible gene drive)にも言及されています。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Champer et al. (2019) Molecular safeguarding of CRISPR gene drive experiments eLife 2019;8:e41439 https://doi.org/10.7554/eLife.41439

Esvelt KM, Gemmell NJ (2017) Conservation demands safe gene drive. PLoS Biol 15(11): e2003850. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2003850

【管理人チャールズの感想】

非常に強力なツールである遺伝子ドライブは、使い方次第で人々に多大な恩恵をもたらしうる一方、取り返しのつかない結果を引き起こす可能性もあります。どんなテクノロジーについても言えることだと思いますが、まずはできるだけ多くの人が関心を持って議論に参加していくことが大切でしょう。ゲノム編集の技術全般を含めて、今後も注目していきたいと思います。

【関連記事】

⇒ CRISPR/Cas9遺伝子ドライブに「抵抗性」の壁ー最新研究【マラリア解説動画あり】

⇒　自然消滅型の新・遺伝子ドライブ「デイジードライブ」とは？ー無限拡散の危険対策

⇒ ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

⇒ CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

⇒ 世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた男、自ら語る【動画】

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CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

チャールズ（管理人） — Thu, 17 Jan 2019 20:28:52 +0000

CRISPRによるゲノム編集を応用した、新たな害虫駆除方法が発明された。2019年1月に英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されたNikolay P. Kandul氏らの論文によれば、ゲノム編集によって不妊のオスしか発生しないように遺伝子操作した卵を野外にまくことで、害虫個体群をコントロールできる可能性があるという。

CRISPR/Cas9ゲノム編集の応用

現在ではCRISPRによるゲノム編集によって、ほどんとあらゆる生物の遺伝子を正確に操作することが可能になっている。例えば近年ではCRISPR/Cas9の遺伝子ドライブによって、ハエや蚊・ネズミなど多くの動物で、最大99%の効率で遺伝を人為的に偏らせることに成功している。遺伝子ドライブはマラリアを媒介する蚊や、外来種、農業害虫などを駆除できる可能性を秘めている一方で、安全性や抵抗性進化の問題、倫理的課題を含めた議論が続いている。そこでKandul氏らは、遺伝子ドライブに代わる、CRISPRを応用した短期間で導入できる安全な害虫管理法を考案した。

不妊虫放飼法とは

Back to the future: the sterile insect technique against mosquito disease vectors R.S.Lees et al https://doi.org/10.1016/j.cois.2015.05.011 から図を引用・改変（日本語追加）

不妊虫放飼法は、1930年代以降、作物害虫などの野外個体群を制御または根絶する技術としてアメリカ（例：ラセンウジバエ）や日本（例：ウリミバエ）などで用いられてきた。放射線の照射やボルバキア感染などによって不妊化したオスを大量に生産して野外に放つことで、個体群を抑えるという方法だ。しかし放射線を照射する場合はオスの交配能力などが低下してしまうという問題があるし、ボルバキアを用いる場合はメスもボルバキアに感染していると卵が孵化してしまうという問題がある。そこでKandul氏らは、より効率的に不妊のオスを作り出す方法を考案した。

CRISPRを利用した新たな不妊虫放飼法

CRISPRを利用した新しい不妊オス生産方法（Nikolay P. Kandul氏らの論文の図に日本語を追加）

CRISPRを利用して、メスの生存とオスの繁殖能力に関わる遺伝子を同時に破壊することによって、卵からは不妊のオスのみが発生する。

この卵を野外に大量にまけばよいので、従来のオス不妊化や性選別（メスの除去）の手間・コストを削減でき、規模を拡大できる。また、この新技術で不妊化したオスは、交尾能力にも問題がなかったという。デング熱やジカ熱を媒介するネッタイシマカなどの駆除にも応用が期待できると著者は述べている。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Kandul, N.P., Liu, J., Sanchez C., H.M. et al. Transforming insect population control with precision guided sterile males with demonstration in flies. Nat Commun 10, 84 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-018-07964-7

管理人チャールズの感想

CRISPRゲノム編集を応用した最新テクノロジーについての興味深い論文でした。一般にCRISPRゲノム編集には意図しないDNA部位を切断してしまうオフターゲット作用が知られており、本技術に関してもそれは少なくとも1つの懸念材料かと思います。