ゲノム編集とは何か 「DNAのメス」クリスパーの衝撃 小林雅一

遺伝子工学や生命科学の分野で、過去に類を見ない驚異的な技術革新が進んでいる。
その技術革新とは、「クリスパー（正確には、クリスパー・キャス９遺伝子改変技術）」。クリスパーは遺伝子をピンポイントで切断したり改変したりを容易にできる。
従来の遺伝子組み換え技術は、100万回に１回という途方もなく低い成功率であったため、膨大なコストと時間を要した。
著者は、ここ数年間のうちにクリスパー技術にノーベル賞が与えられると予言した。それが見事に的中したのである。

ゲノム編集とは何か 「DNAのメス」クリスパーの衝撃

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小林 雅一
講談社現代新書
2016年

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クリスパー（CRISPR）とは「Clustered Reguraly Interspaced Short Palindromic Repeats」、日本語に訳せば「規則的に間隔を置いた短い回文の反復」である。クリスパーは、数10文字の短い回文が、一定の間隔を置いて繰り返し出現する塩基配列を指す。その間隔（スペーサー）の部分には、回文とはまったく関係がない塩基配列が存在する。
クリスパーは、過去のウイルス攻撃の爪痕であり、次に同じウイルスと接触したときに自分の敵であることを知らせるための情報である。スペーサーが、過去に攻撃を受けたウイルスのDNAの文字列である。
このスペーサーの塩基配列に食らいつき切断してしまう「分子のハサミ」Csn1遺伝子を、エマニエル・シャルパンティエ博士（スウェーデン・ウメオ大学教授）とジェニファー・ダウドナ博士（カリフォルニア大バークレー校教授）の共同チームが見つけ出し、2012年6月に『サイエンス』に発表した。
ところがクリスパーの特許を手にしたのは、フェン・チャン博士（ブロード研究所）だった。クリスパー技術の特許に関して、シャルパンティエ氏・ダウドナ氏とチャン氏の研究チームが法廷闘争を繰り広げている。
いずれにせよ、ここ数年間のうちにクリスパー技術で、ノーベル賞をこの３人が獲得するのは間違いないと、著者は予測している。

遺伝子編集の技術によって、農畜産分野では、「肉量の豊富な家畜や魚」や「腐りにくい野菜」などが開発されている。
一方、医療分野では、筋ジストロフィー、細胞移植療法、エイズ、アルツハイマー病などに対する応用、ダウン症あるいは全ゲノムが解明しているメンデル遺伝病などに対する基礎研究が始まっている。

アマゾンやグーグルなどの世界的なハイテク企業は、無数の患者から集めたゲノムデータを集積している。こうしたビッグデータを最先端AIで分析することにより、複雑な病気の原因遺伝子や発症メカニズムを解析することができる。

臓器移植の分野では、豚の臓器を人間に移植する際、問題になるのは豚のDNAに62カ所にレトロウイルスの塩基配列が組み込まれていること。これをクリスパーで除くことに、2015年10月、ハーバード大学医学大学院のジョージ・チャーチ教授が成功した。
チャーチ教授はクリスパー研究の第一人者で、センセーショナルな行動で有名。「骨を強化する」「心臓病にかかりにくくする」など10項目に上がる候補遺伝子を特定し、人類を強化するという計画を明らかにしている。
それは技術的に可能でも、倫理的に許されるのか？
優生学的な思想の復活につながるのではないかという危惧がある。
なお、2016年5月、日本では厚生労働省研究班は移植患者を生涯にわたって定期検査することなどの条件付きで、異種移植の実施を許可した。

遺伝子組み換え作物（GOM Genetically Modified Orgasnisms）の定義は、「バクテリア由来の外来遺伝子を、同じくバクテリア（アグロバクテリウム）の力を使って食物に組み込んだもの」。外来遺伝子には、Bt（バチルス・チュリンゲンシス）と呼ばれる殺虫性バクテリアの遺伝子や、あるいは除草剤への耐性を備えた細菌の遺伝子などがある。「感染力」や「毒性」など、ある種の危険性を持つバクテリアがGMO栽培には関与しているので規制が必要と考えられた。
ゲノム編集クリスパーを使って作成された30種類の農作物は、GMOではないとされアメリカでは規制の対象にはなっていない。

「遺伝子ドライブ」という問題がある。遺伝子工学を使ってマラリアを媒体する蚊などを駆逐してしまう技術のことだが、蚊を駆逐することで、長い目で見て生態系に思わぬダメージを与える恐れがある。一旦、破壊された生態系は元に戻らない。このため米国科学アカデミーなどが、遺伝子ドライブにモラトリアム（一時停止）をかけようとしている。しかし、ジカ熱の流行で遺伝子ドライブを行うべきだとする意見は強力である。

生殖細胞と体細胞で研究のスタンスが異なる。
体細胞をクリスパーで治療することはさしたる問題がないが、現時点で生殖細胞のゲノムを編集することは、デザイナー・ベービー（頭の良い、背の高い、容姿端麗な子）を作ることにつながる。まさに映画『ガタカ』の世界である。

遺伝子治療は、「生体外」と「生体内」がある。
ヒトの病気を動物に発症させて薬の効果や病気のメカニズムを解明する。
「生体内」は正常な遺伝子を組み込んだウイルスを異常な遺伝子を有する細胞に侵入・感染させることにより、正常な遺伝子に置き換わることを期待する。
生殖細胞の、体外受精で得た受精卵を調べ、メンデル遺伝病がないことを確認して子宮に着床させる。

生殖細胞へのゲノム編集は当面慎むべきである。体細胞へのゲノム編集は基本的に行って構わない。ただし、その際にはすでにある医療規制の枠内で行わなければならない。
「人遺伝子編集についての国際サミット」（2015年12月）での結論は、研究は「しかるべき法的倫理的な監督下に置かなければならない」。
しかし、こうした自主規制が破られるのは時間の問題だろうという見方が強い。→人気ブログランキング

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クリスパーと別の遺伝子工学技術の発展にも目覚ましいものがある。
1990年に米国を中心に開始された「ヒト・ゲノム計画では、人間一人の全塩基配列を解析するまでに13年の歳月と30億ドル（3000億円前後）もの費用を要した。しかし2014年に、米イルミナ社が製品化した最新鋭のDNAシーケンサは、これと同じことをたった１日、かつ1000ドル（10万円程度）で済ませてしまうとされる。
この運用コストがさらに低下すれば、いずれは大規模なGWA（全ゲノム関連、genome-wide association）解析研究にも適応できる。となると、現在のSNP以外のDNA変異も発見できるはずだ。

DNAの変異には、小規模なものから大規模なものまで、４種類かある。
SNP（Single Nucleotide Polymorphism）、CNV（Copy Number Variant）、転座、染色体の異数性である。SNPはDNAの一部が、CNVはまとまった分量の塩基配列が抜け落ちたり、逆に重複したりする現象である。転座は、異なる染色体の間である部分とある部分が入れ替わってしまうこと。染色体の数異常、正常は２本のところ、1本になったり3本になったり、４本５本となったりする。
病気の原因はDNA変異によることが多いのだ。

がんは平均して33〜66個の遺伝子変異が関与しているとみられる。これらの遺伝子変異を、大きく二つに分けている。「運転手の変異（driver mutation）」と「同乗者の変異（passenger mutation）」。「運転手の変異」は、がんを引き起こす上で本質的な役割を果たす遺伝子変異、「同乗者の変異」は、がん患者の細胞からたまたま発見された遺伝子変異で、がんを引き起こす本質的な変異ではない。