今年初め、中国の科学者らが遺伝子編集技術を用いて、ヒト胚のゲノムを初めて改変し、大きな注目を集めた。
しかし、 「史上最大のバイオテクノロジーの発見」と呼ばれるこの新技術には副作用が伴い、その中には、病気や死に至りうる危険な変異、すなわち遺伝子の微調整が含まれる。
今回、科学者らは、昨日学術誌『 Human Gene Therapy』に掲載された新たな研究によると、これらの意図しない結果の一部を防ぐ方法を見出したと考えている。
これらの結果を理解するには、まずこの技術そのものを理解する必要がある。
CRISPR-Cas9として知られるこの技術は基本的に、「切り取って貼り付ける」ことでDNAの断片を遺伝子に組み込む方法である。この技術は 偶然 に発見された。その発見者は、カリフォルニア大学バークレー校の生化学者ジェニファー・ダウドナ氏と、その共同研究者でドイツのHelmholtz Centre for Infection Researchに所属するエマニュエル・シャルパンティエ氏である。
遺伝子編集の仕組み
細菌は数百万年にわたり、この技術を用いてウイルスから身を守ってきた。ウイルスのDNAの一部を検出すると、それを自らのゲノムに切り取って貼り付けるため、次に遭遇した際に侵入者を認識できる。
数年前、 ダウドナ氏らは、 この自然に存在する切り貼りのプロセスを用いれば、あらゆる細胞のDNA配列を変えられることに気づいた 。これは画期的な進展である。すなわち、欠陥のある遺伝子を切り出し、健全なバージョンに置き換えられる可能性があるということだ。
残念ながら、このプロセスは遺伝子変異、すなわちDNA鎖を構成する塩基対の配列の微調整を引き起こすことがある。ごくわずかな変異でさえ致命的な結果をもたらしうる。例えば、単一の遺伝子の変異により、肺と消化器系の生命を脅かす疾患である嚢胞性線維症が引き起こされることがある。あるいは、変異が有益となる場合もある。その場合、特定の変異を起こしたい科学者は、切り出されたDNAの代わりに目的のDNA配列を組み込むことができる。
これまでに、この技術は牛、豚、サルに加え、少なくとも 物議を醸した最近の一件の研究ではヒトにも用いられている。
多くの研究者は ヒトの胚を操作することの倫理性と安全性について強い懸念を示している 。たとえこれらの胚が、もともと生存できないために選ばれたものであったとしても、一つには、中国の研究者がこの技術を用いた際、 ヒトへの医療利用に安全とみなすにはあまりにも多くの誤りが生じた。
安全性向上に向けた一歩か？
ハーバード大学医学大学院の研究者らは今週、これらの 意図しない変異 の数を40%減らす方法を発見したと発表した。
本研究では、二種類のヒト細胞が用いられた。一つは癌細胞で、急速に増殖・分裂する能力が重要であり、遺伝学研究によく用いられる。もう一つは胚性幹細胞で、あらゆる種類の組織へと分化する能力が重要であり、ヒトの発生の研究に有用である。
このプロセスには二つの主な違いがある：
第一に、研究者らはDNAに結合するが切断はできない、Cas9酵素の特殊な変異型を用いた。この性質により、この酵素は「死んだ」状態にあるとされる。DNAを切断するために、二つの断片が結合して構成される、Fok1ヌクレアーゼと呼ばれる別の酵素を用いた。研究者らは論文の中で、この変更により特定のDNA配列を標的とする方法が格段に正確になると記している。
次に、研究者らは、改変したいDNAを見つけるために、ゲノムの目的部位を標的とする遺伝子鎖であるガイドRNAの短縮版を用いた。研究では、これらの短いRNAを用いても所望のDNA変化は生じ、かつ意図しない変異は少なかった。
研究チームは、その方法の正確さを測定するために、自ら開発した遺伝子配列解析技術を用いた。この技術は、DNAの両鎖における意図しない切断箇所を探すものである。
改良された技術により意図しない変異は大幅に減ったものの、研究者らによれば、DNAの二か所には依然として偶発的な変異が残っていた。
基本的な遺伝子編集技術を説明する動画を以下に示す：
本記事は Business Insiderとの協力により掲載されたものである。掲載は、世界経済フォーラムによる見解の支持を意味するものではない。
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執筆者：Tanyaは、Business Insiderの科学記者であり、生物学とテクノロジーの交差領域を専門としている。
画像：中国東部浙江省杭州の鉄道駅で、列車の乗車を待つ赤ちゃんに微笑む母親。2007年1月23日撮影。REUTERS/Lang Lang。
