いうのは「転写」のことで、DNAの情報をRNAにうつすこと、でした、そのあとの言葉の解釈は難しいのではしょりますが、DNAの情報をRNAに移す時にいろいろと作用するタンパク質があります。いったタンパク質の中に、あるDNAの1文字を認識することのできるタンパク質の部分が存在するんですね。ZFと同じようなことなんですが、違う構造を持っています。認識する部分をブロックのようにつなげれば、ZFNのように特異的な配列を認識できるようになる、そして、はじっこに同じようにヌクレアーゼをくっつければ、そこでDSBを起こせる、という発想、それがTALENです。この二つの技術は画期的で、人工的にヌクレアーゼとDNA配列認識部分をくっつけているので、人工ヌクレアーゼといってよいものなのですね。これらの技術をつかって、たくさん遺伝子改変が行われてきました。これはヌクレアーゼと他のユニットを組み合わせるというのとは、全く違う方法で、一気にゲノム編集の機運が高まったのです。発見の経緯と、もともとは何であったのか、から入ります。細菌は1個の細胞からなる生物です。細菌から見つかったのです。細菌のもっている免疫システムとして見つかったのです。細菌に免疫?はぁ?細菌などから私たちを守るのが免疫なんじゃないの?そう思われるかと思いますが、実は、細菌も狙われているんですね。細菌が何に狙われているか。細菌に感染する、たとえばファージというウイルスがいます。いったウイルスは、細菌の中に自分のDNAやRNAを打ち込み、細菌の細胞を乗っ取って自分の子孫を作るんです。細菌にウイルスが感染する、ということがおこるのです。これに対して、細菌も抵抗しようという、そういう仕組みを持っています。元になるシステムだったのです。いうことなのか順番に見ていきます。(2013)の図を借ります。ファージという細菌に感染するウイルスが細菌に表面にくっつき、自分のDNAを打ち込みます。すると、細菌としてはこのDNAをつかってウイルスが増えては困るということもありますので、外来DNAとしてこれをばらばらに切断する分子をつかって壊します。いう分子複数個からなっています。呼ばれる領域に組み込みます。これが、「免疫記憶」にあたります。攻めてきたウイルスのDNA情報を切り取って、自分の中に組み込むことで覚えておくのです。免疫能力を発揮するのは、同じウイルスが二度目に攻め込んできたときになります。ファージ由来のDNA断片をRNAとして転写します。同時に、「Cas9」というタンパク質と、「トラッカーRNA」という足場になるようなRNAからなる部品も作ります。」と3「トラッカーRNA」とをまとめて複合体を作ります。この複合体は、4「ウイルスが打ち込んできたDNA」のうち、「CRISPR領域に組み込んで記憶しておいたのと同じ配列を持つ部分」を認識して、その部分にくっつきます。特異的な配列を認識してくっつくわけです。特異的な配列の根本の部分で、ウイルスが打ち込んできたDNAにDSB、つまり二本鎖の切断をひき起こします。して、ウイルスが打ち込んできたDNAを分解するのです。この仕組み、ざっくりまとめてしまうと、「特異的なDNAの配列を認識するRNAと、Cas9というヌクレアーゼを使って、狙った部分でDNAにDSBをおこす」というシステムですね。これは、考えてみれば、ゲノム編集に応用できそうではありませんか!だって、「特異的な配列」を狙って、「DSBを起こす」ことができるのですから。仕組みは細菌のもっているのものを応用して少し変更したものです。ツールとして使う細菌のCRISPR領域に組み込まれた配列はRNAとして転写されますが、このRNAは「特異的な配列を認識する」、という役割をもつものでした。「gRNA」と呼ぶことにします。gRNAは、「トラッカーRNA」という足場となるパーツとCas9とくっついて複合体をつくるのでした。ここで人工的にすこし細工をします。RNAを作ってしまえばいいのではないか、そういいう発想です。「gRNA+トラッカーRNA」と「Cas9」があれば、gRNAに対応した特異的配列のDNAを認識して、DSBを引き起こすことができます。システムをツールとしてつかうことになるのです!実際には図にあるように、PAMという配列が必要だったり、Cas9もいろいろな種類があったりするのですが、そこは今回は省略します。このシステムは、細菌がウイルスから自分を守るシステムでした。ウイルス由来のDNAの特異的な配列にDSBを引き起こすシステムで、認識にはRNAを使いました。gRNAとトラッカーRNAからなるのでしたが、これは人工的にくっつけることができたのでした。システムまで見ました。システムが出てきた、というわけです。DSBを引き起こしたあとの組換え方法やノックアウトと呼ばれる遺伝子をつぶす方法の詳細は、...はぶいちゃいます!とにかく、このテクニックを使うと、遺伝子を書き換えられるんだ、ということがわかっていただければまずは満足です。いう分子の背景と、技術的になにが問題なのかな、ということを呟きたいと思います。倫理的なことは今日は呟きません。定見ももたないので...。今回の報道では、中国で行われたと主張されている内容は、ヒトの受精卵にゲノム編集を行って、CCR5という分子を叩き潰した、そういうヒトを作ったよ、という話なんです。CCR5は細胞の表面にでているタンパク質です。ケモカイン受容体という仲間で、情報をキャッチするのが本来の仕事です。細胞に感染するときに重要だということです。いう分子が、細胞の表面にあるCCR5とくっつくことで、細胞にくっつきます。その後、いくつもの分子が働いて、細胞の中に侵入していくのです。すると、このCCR5がなければどうなるか。HIVは細胞に入れませんから、感染しないんですね。いうわけで、これは細胞レベルの実験ではよく知られていることでした。2010年にはこんな論文が出ています。Aug;28(8):839-47.この論文では、ヒト化マウスのCCR5をゲノム編集で無くしたうえで、HIVの感染実験をしています...はぁ??かみ砕きます。いうのはヒトには感染しますが、マウスに感染しません。普通のマウスでは動物実験ができないのです。HIVが感染しなければなにも起きないので。そこで、ヒト化マウスというものを作ります。ヒト化、というのはどういう意味かというと、マウスの、血液だけをヒトのものに入れ替えたマウス、というような意味です。いうことができるんです。やって作るかというと、免疫が不全のマウスというのがいて、そのマウスの血液細胞をまずすべて殺してしまいます。そのあとにヒトの血液細胞のもとになる造血幹細胞という細胞をこのマウスに入れるんですね。すると、それが分化して血液細胞になるので、マウスの血液をヒト由来のものに置き換えることができるのです。これが、ヒト化マウス。ヒト化マウスでは、血液がヒト由来になっています。ここで、エイズのウイルスであるHIVは血液細胞の一種であるT細胞などに感染しますのでこの、ヒト化マウスにはHIVウイルスが感染するのです。よって、ヒト化マウスはHIVの研究に使えるモデルマウスということなのですね。この論文ではなにをしたか、それが大事です。ヒト化マウスの中にあるヒト由来の血液細胞にCCR5がなかったらどうなるでしょうか。CCR5はHIVが感染するのに必要なのでした。CCR5がなければ、このマウスはHIVに感染しない、そういうことになる、ということが予想されますよね。やってCCR5を消せばいいのか。そこでゲノム編集技術です。ヒト化マウスは、ヒトの造血幹細胞を入れて作るのでした。あれば、ヒトの造血幹細胞にゲノム編集をして、CCR5をなくしたあとにマウスにいれたらどうだろう。それをやったのがこの論文です。ついてきてくださった皆さんならお気づきの、最初に作られたゲノム編集技術ですね。これをつかってヒト造血幹細胞のCCR5を叩き潰しました。その造血幹細胞をマウスにうって、ヒト化マウスの血液細胞からCCR5が消えたことを確かめました。HIVを打ったんですね。すると、ZENを使っていないマウス=CCR5があるマウスでは脾臓にいる細胞のうちCD4陽性細胞という細胞が消えてしまいましたが、CCR5がないゲノム編集済のマウスでは消えませんでした。CD4陽性細胞というのはHIVのターゲットとなるT細胞なんです。CCR5のあるマウスではその細胞がHIVに殺されてしまいましたが、CCR5をなくすと殺されなかったんですね。いうことで、この論文ではCCR5をなくせば、HIVへの感受性がなくなる、すなわち感染しない能力が得られる、ということが示唆されたわけです。このCCR5に関しては、TALENを使って叩き潰し、HIV感受性が減るということを示した論文もあります。1;74(2):229-241.などこういったことから、HIVに対する治療的なアプローチとしてのゲノム編集は注目されてきていたのです。そのあたりのことはまとめられていました。今回のニュース今回のニュースにもどります。CCR5をつぶす、これがヒトでも同じことができ、ゲノム編集でCCR5をつぶしてしまえば、HIVに感染しないヒトができるのでは...そういうことだったんです。実際、CCR5が少し違う(CCR5-Δ32という変異)ヒトというのはいて、マクロファージ指向性という特徴のあるHIVにかかりにくい/かからないことも知られています。そこに発想を得ての、今回の発表だったんですね。ことの真偽はわかりませんけれども。倫理ではなく、技術的にどんな問題があるのか、一点だけ触れたいと思います。技術的な問題はいままでのふれてきたようにゲノム編集技術である「CRISPR/Cas9」法は、「特異的な」つまり、「狙った遺伝子」を「正確に」編集できる、のではないかと考えられてきました。実はこれには落とし穴があったのです。狙ったところ以外の遺伝子にも影響を与えてしまう効果がある...。いったことがわかってきました。言い換えるとこれは、gRNAで認識するところ以外の遺伝子も切ってしまったりする効果がCRISPR/Cas9にはある、という問題です。標的とした遺伝子周囲のDNAにたくさんの欠失や再構成を引き起こすということが報告されたのです。この論文の前にも実は、同じような解析はありました。不具合を引き起こす可能性がある、と結論付けています。現時点でのゲノム編集技術は、狙ったところだけを改変する完全な技術ではなさそう、ということですね。この技術はそういう意味でまだまだ検討していかねばなりませんし、こういった問題を解決しなくてはなりません。治療応用や、ましてやヒト受精卵をいじるという段階にはまだ達していないように思います。そのほかにも実は、ヒトの遺伝子はそれぞれ同じものが最低2個のっているのですが、その片一方しか編集できなかったり、すべての細胞を編集はできなかったりという問題もあるのですが、ここらへんは端折ります。)さて、というわけで、今回は長くなりました(実はここまでで11000文字を超えてしまいました)がゲノム編集を時事問題にからめて触れてみました。端折っていますし、簡単にしているので語弊もあるかと思います。その3簡単に免疫システムを解説してみようという企画の第三回です。引用をストックしましたストック一覧を見る閉じる引用するにはまずログインしてくださいログイン閉じる引用をストックできませんでした。再度お試しください閉じる限定公開記事のため引用できません。