*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。

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。

関連記事

⇒  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

⇒ 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

⇒ 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】

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...

darwin-journal.com

2017.08.03

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。

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⇒ 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】

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...

www.nature.com

※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。

【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。

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

⇒ 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】

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。

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⇒ ゲノム編集・クリスパーCRISPRとは？わかりやすい動画で簡単な原理や倫理的問題を解説

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。

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。

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⇒ ゲノム編集・クリスパーCRISPRとは？わかりやすい動画で簡単な原理や倫理的問題を解説

遺伝子ドライブの概要（動画+図説）

遺伝子ドライブとは？

遺伝子ドライブ（ジーンドライブ, gene drive）とは、通常のメンデル遺伝の50%の確率を越えて子孫に遺伝子が伝わるシステムのこと。

遺伝子ドライブを応用すれば、例えばマラリアを媒介する蚊のような野外の生物個体群を人為的に改変できる可能性がある。

参考動画｜Wyss Institute（ハーバード大学ヴィース研究所）：遺伝子ドライブの概要をアニメーションでわかりやすく解説（英語のみ）

科学者たちはこれまでに家畜や栽培植物の形質を変えてきたが、野生の生物個体群の形質を変えることにはまだ成功していない。

ここでは蚊を例として、人為的に改変した遺伝子を導入しても野生の個体群で存続できない理由と、遺伝子ドライブ技術によってその状況がどのように変わりうるのかを簡潔に説明する。

改変した遺伝子は通常、野生の個体群で存続できない

Kevin M Esvelt氏らの論文（CC）の図を改変

青で示した蚊には、一方の染色体に改変した遺伝子が挿入されている。

この蚊が野生型の蚊と交配すると、両親それぞれの染色体が一本ずつ子に伝わるので、子の半数が改変した遺伝子を持ち、残りの半数は野生型となる（= 改変遺伝子が子に伝わる確率は50%、メンデル遺伝）。

仮に改変遺伝子が蚊の生存や繁殖にとってマイナスにならないとしても、野生型が大量に存在する中では改変遺伝子は低頻度にとどまり、遺伝の組み合わせ次第では数世代で絶滅してしまう可能性もある。

そのため、マラリアやデング熱などを媒介する蚊に単純に改変遺伝子（例えばマラリアの伝達を防ぐ遺伝子）を導入して放つだけでは、野外の蚊の個体群全体にその形質を広めることは難しい。

遺伝子ドライブを用いれば、改変遺伝子が子に伝わる確率を高められる

Kevin M Esvelt氏らの論文（CC）の図を改変

遺伝子ドライブでは、通常のメンデル遺伝の50%を越えて、最高100%の確率で特定の遺伝子を子に伝えられる可能性がある。

これが実現できれば、改変遺伝子を急速に集団中に広められることになる。

遺伝子ドライブ自体はもともと自然界で見られる現象で様々なメカニズムが存在する^*が、Kevin M Esvelt氏らが提案した遺伝子ドライブでは、新しい強力なゲノム編集技術であるCRISPR/Cas9を利用している。

CRISPR/Cas9によって遺伝子ドライブの応用可能性は一気に広がった。

関連記事 ⇒ ゲノム編集・CRISPRとは？わかりやすい図や動画で簡単な原理や応用例・倫理的問題を解説

^*自然界の遺伝子ドライブのメカニズムとして、例えば

・自身のコピーをゲノムの他の場所に挿入するトランスポゾン

・メスの宿主のみを通して子孫に伝わる細菌類ボルバキア

・自分と同じ配列を含まない染色体中に自身をコピーするエンドヌクレアーゼ遺伝子

などがある。これらの働きによって、特定の遺伝子が通常より高い確率で子孫に伝えられる。

CRISPR/Cas9遺伝子ドライブの原理（メカニズム）

Kevin M Esvelt氏らの論文（CC）の図を改変

CRISPR/Cas9遺伝子ドライブを適用した蚊は、2つの染色体両方に

・改変遺伝子

・Cas9酵素（DNAを切断する「はさみ」）の遺伝子

・ガイドRNA（DNAをどこで切るべきか教えてくれるガイド）

を持つ。

この遺伝子ドライブの蚊が野生型と交配して遺伝子が子に伝えられる時には、ガイドRNAがCas9を誘導して、野生型の親由来の野生型遺伝子を切断させる。切断されたDNAを細胞が修復する際に、遺伝子ドライブの親由来の染色体（改変遺伝子・Cas9酵素のための遺伝子・ガイドRNA）が鋳型としてコピーされる。

つまり、改変遺伝子だけでなく、他方の染色体を切断して改変遺伝子をコピーさせる仕組み自体（「はさみ」と「ガイド」）も子に伝わることになる。

結果として、蚊は両方の染色体に同一の改変遺伝子とCas9酵素遺伝子・ガイドRNA（遺伝子ドライブのセット）を持つことになり、その後すべての子孫にこの遺伝子を伝えられるので、世代を重ねるにつれこのプロセス（切断→コピー）が繰り返され、改変遺伝子が集団中に広まることになる。

まとめ

ある遺伝子は通常、50%の確率でしか子に伝わらない。しかし遺伝子ドライブを用いれば、最大100%の確率で特定の遺伝子を子に伝えることができるので、野外の個体群全体に特定の形質を広められる可能性がある。

CRISPR/Cas9を用いる遺伝子ドライブでは、野生型の親由来の相同染色体を切断して遺伝子ドライブのコピーを挿入することにより、2つの染色体がともに遺伝子ドライブとなる。このメカニズムによって、高確率で特定の遺伝子を子に伝えることができ、集団全体に広められる可能性がある。

※2018年には実験室で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。また2019年には、哺乳類（マウス）へ遺伝子ドライブの適用に成功したとの論文が出た一方で、遺伝子を改変した蚊を野外に大量に放つ実験が事実上失敗に終わったことも報告されています。

遺伝子ドライブの課題・応用や危険性とその対策などについては次の記事にまとめています。

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

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...

darwin-journal.com

2019.01.29

通常の遺伝子ドライブよりも自己増殖性を弱めた「デイジードライブ」については次の記事をご覧下さい。

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

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...

darwin-journal.com

2019.04.16

遺伝子ドライブに対する抵抗性については次の記事をご覧ください。

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

マラリアなどの病気を媒介する蚊や外来生物を駆除できる可能性を持つ期待の新技術「遺伝子ドライブ」は、このままだと挫折してしまう可能性がある。 学術雑誌「プロス・ジェネティクス」に今週掲載されたJackson Champer氏らの最新研究によっ...

darwin-journal.com

2017.07.25

ゲノム編集の基本原理・応用などについては以下の記事をご覧ください。

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

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...

darwin-journal.com

2017.11.11

参考文献・資料など

・Wyss Institute（ハーバード大学ヴィース研究所）の動画「gene drive」

・論文: Esvelt KM et al. Emerging Technology: Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations eLife 2014;3:e03401

・上の論文の著者でMITメディアラボ助教Esvelt氏のWebサイト「Sculpting Evolution」

※遺伝子ドライブを人間に適用することで、人間の集団が改変されてしまう可能性について懸念している人も一部いるようですが、Esvelt氏の回答では、ヒトの場合は世代時間が長いため遺伝子ドライブが集団に広まるのには何百年もかかってしまい、現実的ではないと説明されています。

※遺伝子ドライブについての専門書籍も出ています（PDF版は出版元のNational Acadamies Pressで無料でダウンロード可）： Gene Drives on the Horizon: Advancing Science, Navigating Uncertainty, and Aligning Research

※当記事は新しい情報などを元に今後も更新する可能性があります。

学術雑誌「プロス・ジェネティクス」に今週掲載されたJackson Champer氏らの最新研究によって、遺伝子ドライブに対する抵抗性（耐性）遺伝子の問題が浮彫りになった。

遺伝子ドライブとは？

TEDの動画「１つの生物種全体を永久に変えてしまう遺伝子編集技術」（日本語字幕付き）

「遺伝子ドライブ」とは、改変した遺伝子を急速に集団中に広めることによって、病原体を運ぶ昆虫（マラリアを媒介する蚊など）や外来の侵入種を駆除したりコントロールできる可能性を持つ技術だ。

遺伝子ドライブは精度の高い簡便なゲノム編集技術CRISPR/Cas9によって実現した技術で、通常のメンデル遺伝の50%よりも高い確率で改変した遺伝子（例えばマラリアの増殖・伝播を防ぐ遺伝子）を子孫へ伝達させることができる。

マラリアへの応用

Kurzgesagt – In a Nutshellの動画 ― 遺伝子ドライブとマラリアの概要説明（日本語字幕付き）

WHOの報告によると、2015年の推計でマラリアの発症例は2億1200万件・死亡者は42万9000人で、マラリア原虫の薬剤抵抗性の急速な進化などが問題となっている。

いくつかの研究ではマラリアの伝染を抑える改変遺伝子を蚊に持たせるといった試みにすでに成功している他、デングウィルスを媒介する蚊や外来の農作物害虫に対する応用も期待されている。

遺伝子ドライブに対する「抵抗性（耐性）」

ネッタイシマカ

このようにCRISPRによる遺伝子ドライブ技術がある程度機能することはすでに実証されているものの、遺伝子ドライブによる操作ができない「抵抗性（耐性）」遺伝子の出現が大きな障害となっている。

抵抗性遺伝子の形成には様々なメカニズムが考えられる。たとえば、DNA切断後に相同組み換え修復ではなくて末端同士の結合が起こると、標的のDNA配列が変わってガイドRNAに認識されなくなるため、抵抗性遺伝子となりうる。また、こうした抵抗性遺伝子は受精前の生殖細胞系列だけでなく、受精後の胚段階でも生じる可能性がある。

※DNAの切断・修復などゲノム編集の基本原理については次の記事で解説しています。

⇒ 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

理論的な研究によれば、遺伝子ドライブによって特定の遺伝子を効果的に集団中に広めるには、抵抗性遺伝子の出現率をかなり低く抑える必要がある。

しかしChamper氏らの研究によると、モデル生物であるキイロショウジョウバエを用いた実験の結果、高い確率で遺伝子ドライブに対する抵抗性遺伝子が形成されることがわかった。

さらに、遺伝的に多様な系統間では、遺伝子ドライブによる遺伝子の変換効率や抵抗性の出現率にかなりの違いがみられた。

そのため、特に遺伝的に多様な野外個体群に応用する際には、CRISPRによる遺伝子ドライブの現在のアプローチの有効性は、抵抗性の進化によって大きく制限されてしまう可能性が高いとChamper氏らの研究は結論付けている。

管理人チャールズの感想

ビルゲイツも遺伝子ドライブを利用したマラリアの撲滅運動に出資しているようですが、実際に野外個体群に応用して効果が得られるまでの道のりはなかなか厳しそうです。

病原菌の薬剤抵抗性、害虫の農薬抵抗性などと同様、抵抗性が一旦現れると、それが少しでも生存に有利な場合は急速に広まることが原理上避けがたいように思うので、これらにいかに対処していくかは重要な課題でしょう。

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⇒ 遺伝子ドライブとは？原理・メカニズムの要点を簡潔に説明（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

⇒ 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

⇒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】