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新しいゲノム編集技術の発見 CRISPR/Cas9【2020年ノーベル化学賞】

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ゲノム編集について

今回は、2020年ノーベル化学賞をご受賞された「新しいゲノム編集技術の開発」について、その内容を解説していきたいと思います。

1. ゲノム編集とは

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まずは「ゲノム編集」について簡単に確認していきたいと思います。

ゲノム編集(Genome editing)とは、DNAを切断するヌクレアーゼなどの酵素(遺伝子のはさみ)を用いて、生命のコード(DNAの塩基配列)を思い通りに書き換えることができる技術のことです。

DNA切断酵素によって変異を起こした部位を切断し、代わりに正常な配列をもつDNA断片を導入(ノックイン)することができます。

つまり、この画期的なゲノム編集の技術を使用することで、例え変異を起こした遺伝子であっても、正常な塩基配列をもつ遺伝子へと書き換えることができます。

また、ゲノム編集の技術を使用して目的のDNAの塩基配列を欠失(ノックアウト)させることもできます。

2. CRISPR/Cas9の発見

○CRISPR/Cas9

CRISPR/Cas9とは、Clusterd Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/Crispr ASsociated protein 9の略称のことです。

これまでの既存のゲノム編集ツールと比べると、このCRISPR/Cas9を用いた技術を使用することで、格段に短時間かつ非常に高い精度でゲノム編集を行うことが可能となりました。

研究者が適切な目的でこの技術を使用する場合には、非常に低コストでゲノム編集を行えるようになったという点も、CRISPR/Cas9が世界で広く使用されるようになった大きな理由の1つです。

この技術の開発には、細菌がウイルスに感染しないように保持している免疫システムの発見が発端になっています。

つまり、もともとはCRISPR/Cas9は、細菌がウイルスに感染した際にウイルスのもつ外来遺伝子の一部を自身のDNAの中に取り込んで次の感染に備えるという免疫システムとして保持されていたものです。

従来のゲノム編集ツールには、ZFN(Zinc-Finger Nuclease)やTALEN(Transcription Activator-Like Effector Muclease)などの技術がありましたが、これらのDNA切断酵素を目的の(編集したい)DNA配列上へと運ぶための分子の設計が煩雑でした。

一方、CRISPR/Cas9技術が開発され、研究者らは、gDNA(ガイドDNA)と呼ばれるオリゴRNA(目的の切断部位へとCas9を運ぶ役割を担う)を設計するだけで非常に簡単にゲノム編集が行えるようになりました。

○2020年ノーベル化学賞の受賞者

さて、ここまで非常に簡単にゲノム編集について確認してきましたが、2020年のノーベル化学賞の受賞者が報告されました。

2020年のノーベル化学賞はドイツのマックスプランク研究所のエマニュエル・シャルパンティエ博士と米カルフォルニア大学バークリー校のジェニファー・ダウドナ教授に決まりました。

この偉大な2人の研究者の功績は、ノーベル賞が技術の開発からわずか数年で授与されたことからもわかります。

CRISPR/Cas9について興味がある方へ

2020年のノーベル化学賞にご受賞なされたジェニファー・ダウドナ教授ですが、2017年には「CRISPR(クリスパー)究極の遺伝子編集技術の発見」という本を出版されています。

この本では、ジェニファー・ダウドナ教授がCRISPR/Cas9の技術を開発するまでの経緯や当時のエキサイティングな雰囲気が描かれており、理系大学生なら是非とも読んでおきたい一冊になっています。

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