香港—遺伝子工学は40年前に登場して以来、医療、農業、産業に大きな期待をもたらしてきた。しかし、ゲノム編集の作業が骨の折れるものだったことなどから、深い不安も引き起こしてきた。いま、新たな技術CRISPR-Casは、精密さに加え、ゲノムの複数箇所を同時に改変する能力を備えている。だが、これによって懸念の理由がなくなったわけではない。
ゲノムは一種の楽譜と見ることができる。楽譜がオーケストラの演奏者に、いつ、どのように演奏するかを伝えるように、ゲノムは細胞を構成する部分（一般にタンパク質）に何をすべきかを伝える。楽譜には作曲者の書き込みが含まれ、状況に応じて加えたり省いたりできる変更や装飾を示すこともある。ゲノムにおけるこのような「書き込み」は、絶えず変化する環境のなかで、何世代にもわたって細胞が生き残る過程から生じる。
DNAの遺伝プログラムは、壊れやすい本に似ている。ページの順番が変わり、一部のページが別の細胞のプログラムに移されることさえある。たとえば、ページにラミネート加工が施されていれば、あちこち移動しても傷みにくい。同じように、強固な被膜に守られた遺伝プログラムの要素は、さまざまな細胞に侵入しやすく、細胞が増殖するのに伴って複製することもできる。
やがて、その要素は急速に広がるウイルスになる。次の段階では、役に立たないものであれ有害なものであれ、ウイルスを増殖させる細胞が、それに抵抗する方法を身につける。実際、CRISPR-Casの仕組みは、細菌が侵入してくるウイルスに対抗する防御機構として、このようにして初めて現れた。
この仕組みによって、後天的に獲得した特性が遺伝するようになる。最初の感染の際、ウイルスのゲノムの小さな断片、いわば署名のようなものが、CRISPRゲノムアイランド（親ゲノムの外側にある、追加のゲノム断片）にコピーされる。その結果、感染の記憶が世代を超えて保持される。細胞の子孫がウイルスに感染すると、その配列がウイルスのゲノムと照合される。似たウイルスがその細胞の親に感染していた場合、子孫はそれを認識し、臨機応変な機構が破壊する。
この複雑な仕組みを科学者が解明するには何十年もかかった。従来の進化論に反するものだったことも、その一因である。しかし現在、科学者たちはこの仕組みを再現する方法を突き止め、人間が特定のゲノムをきわめて精密に編集できるようになった。これは約50年にわたり、遺伝子工学の「聖杯」とされてきた。
つまり、科学者はCRISPR-Casの仕組みを使って、文章の誤字に相当するゲノム上の問題を修正できる。たとえば、がんの場合、腫瘍細胞の増殖を可能にする遺伝子を破壊したいと考える。また、自然な遺伝子移入によって獲得したことのない遺伝子を細胞に導入することも目指している。
こうした目標自体は新しいものではない。しかしCRISPR-Casによって、それらを実現する能力は大きく高まった。従来の技術では、改変したゲノムに痕跡が残り、たとえば抗生物質耐性につながることがあった。これに対し、CRISPR-Casによって生じた変異は、自然に生じた変異と見分けがつかない。そのため米国食品医薬品局は、このような構成物には遺伝子組み換え生物として表示する必要がないとの判断を示した。
複数の遺伝子を改変する必要がある場合、従来の技術は特に骨の折れるものだった。改変を順番に行う必要があったからだ。CRISPR-Casではゲノムを同時に改変できるため、空気に触れても酸化して褐変しない菌類やリンゴの作出がすでに可能になっている。これには複数の遺伝子を同時に不活性化する必要があった。こうしたリンゴはすでに市場に出ており、遺伝子組み換え生物とは見なされていない。
ほかの応用も開発が進められている。ゲノムを操作する、いわゆる遺伝子ドライブの手法は、病気を媒介する昆虫による被害を軽減できる可能性がある。人間にとって世界で最も致死的な動物である蚊の配偶子を標的にして改変すれば、ウイルスや寄生虫を媒介できなくなる。
しかし、CRISPR-Casの応用には慎重に取り組まなければならない。この技術は多くの致死性疾患との闘いに大きな恩恵をもたらす可能性がある一方、深刻で、まったく予測できないおそれさえあるリスクも伴う。まず、ゲノムは生殖に伴って複製され、広がるため、集団全体を改変するのに必要なのは、限られた数の個体への改変だけかもしれない。特に、その生物のライフサイクルが短い場合はそうだ。
さらに、近縁種間では交雑が広く起きているため、ある蚊の種への改変が、ほかの種にも徐々に、制御不能な形で広がる可能性がある。動物のゲノム分析からは、過去にもこのような事象が起き、遺伝要素が種に侵入したことが示されている。それが生態系の均衡や種の進化にどのような影響を及ぼした可能性があるかは、明らかではない。蚊の集団を改変することが危険なら、十分な注意を払わずに人間の細胞、とりわけ生殖細胞を改変した場合に何が起きるかは、予測しようがない。
CRISPR-Cas技術は世界を変えようとしている。いま求められているのは、その変化を確実に望ましいものにすることだ。
