食卓から医療まで、｢ゲノム編集｣による革命は未来をどう変えるのか【サイエンス思考】

例えば、筋肉の機能が徐々に衰えていく遺伝性の疾患｢筋ジストロフィー｣に対して、動物実験レベルではありますがゲノム編集を利用した治療方法が検討されています。

筋ジストロフィーの症状を持つ実験動物の細胞からiPS細胞をつくり、ゲノム編集を用いて原因となる遺伝子を正常に編集。このiPS細胞を筋肉へと変化させてから、体に移植することで機能が回復できるのではないかというのです。

また逆に、ゲノム編集でわざと異常を持つ細胞をつくることで、病気のメカニズムの研究や、薬の効果の検証実験も、以前に比べて行いやすくなりました。これも、ゲノム編集がもたらした大きなメリットだといえるでしょう。

ただし、ゲノム編集をヒトに対して使う試みは、慎重に考えなければならない問題です。

いくら｢精度よくゲノムを編集できる｣とはいえ、大なり小なり不確定な部分があるからです。

｢ゲノム編集技術の発展は大きな進歩ですが、医療分野ではまだ難しい問題を抱えています。『オフ・ターゲット』といって、ゲノム編集を行ったときに、狙った領域以外の遺伝子を壊してしまう可能性があります。

そういった効果はゲノム編集では必ず起きているのですが、実験では目的の遺伝子を壊せて、ほかの重要な部分が大丈夫なら良しとされているんです。ただ、医療で使う場合は、そんないい加減というわけにはいきません｣（小林教授）

加えて、前回の記事で紹介したように、人のDNAの中には、未だに機能がよく分かっていない領域も存在します。ゲノム編集を使って遺伝子を改変した結果、｢人にとって実は重要だった遺伝子を破壊してしまった｣となっては、取り返しがつきません。

現状の技術を使えば、ヒトの受精卵にゲノム編集を施すことで、遺伝子をデザインされた子ども｢デザイナーベビー｣をつくり出すことも可能です。とりわけ、受精卵にゲノム編集を施すことで、遺伝性疾患のリスクを取り除くことに対する一定の期待が高まっています。

しかし、ヒトの受精卵に手を加えることに対する倫理的な問題が十分に議論されていないことはもちろんのこと、仮に受精卵にゲノム編集を行ったとしても、それによってどんな影響が現れるのか、まだまだ分からないことが多いというのが実情です。

2018年11月には、中国でゲノム編集を施された双子が誕生したことが発表されました。当時、中国内はもちろんのこと、世界中から非難の声が挙がりました。

その後、研究を主導した賀准教授らは中国政府から研究停止が命じられ、その後、3年の実刑判決を受けるに至りました。

ヨーロッパでは、ゲノム編集を施した受精卵を使った妊娠、出産を法律で禁止している国もあります。一方、日本では、日本学術会議やから政府に対して、受精卵にゲノム編集を施す行為に関する法整備が求められていますが、現時点で法規制はなく、厚生労働省からの指針で禁止されているだけの状況です。

分子サイズの｢ハサミ｣が生命科学にもたらした革命

品種改良や医療など、実社会での活用例がイメージしやすいゲノム編集ですが、ダウドナ博士らがノーベル賞を受賞した理由の一つに、生命科学への多大な貢献が挙げられます。

実は、ダウドナ博士らがノーベル賞を受賞するきっかけとなった｢クリスパーキャス9｣という手法を提案する以前から、ゲノム編集自体は、別の物質（ZFNやTALENと呼ばれるタンパク質）を使うことで実現されていました。

しかし、DNAサイズのハサミの取り扱いは非常に難しい上、コストもそれなりにかかっていました。

ダウドナ博士らが見出したクリスパーキャス9は、それまでに知られていたゲノム編集の手法に比べて、はるかに簡単かつ低コストで、精度良く遺伝子を改変できる技術だったのです。

そのため、クリスパーキャス9の手法に関する論文が2012年に公開されると、当時はまだ知る人ぞ知る技術だったゲノム編集が、あっという間に生命科学の研究者たちの間に普及していきました。

生命科学の時計の針を進めた｢ゲノム編集｣

では、ゲノム編集は生命科学にどんな貢献を果たしてきたのでしょうか。

｢ゲノム編集の何がすごいかというと、DNA上の狙った構造を壊すことができるところです。

今までは、（特定の種類の生物を調べる時に）たまたま得られた特徴や遺伝子（※塩基の配列）を見比べて、どの遺伝子がどんな機能を持っているのかを1つずつ調べていました｣（小林教授）

※遺伝情報は、DNA上に存在する、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）という4種類の塩基の並び方によって決まります。DNA上では、アデニンはチミン、グアニンはシトシンと必ずペアになっています（前編参照）。

例えば、ゲノム編集が登場する前に、ある生物の特徴に関係する遺伝子を調べようと思うと、まずはその生物をたくさん集めて、調べたい特徴を持っている個体と持たない個体の遺伝子の違いを見つけ出す必要がありました。

ただし、私たち人間1人ひとりがそうであるように、同じ種類の生物でも遺伝子はいくつも異なります。ある特徴の原因となる遺伝子を見つけ出すには、多数の個体の遺伝子をしらみつぶしに調査して、共通している遺伝子を見出さなければなりません。

これは非常に労力のかかる作業です。

しかし、ゲノム編集を使えば、機能が分からない遺伝子でも塩基配列さえ分かっていれば、狙って破壊することができます。つまり、遺伝子を破壊する前後の比較をすることで、機能が分からなかった遺伝子の機能を、簡単に調べることができるようになったのです。

これは、遺伝子の研究を進める上で、革命的でした。

また、前回の記事で、人のゲノムでは、約98.5%がタンパク質をつくらない｢非コード領域｣であることを紹介しました。小林教授は、この｢機能がよく分かっていない非コード領域の研究｣において、ゲノム編集が非常に重要であると話します。

｢例えば、全然意味が分からない（非コード領域の）配列をごっそり取ってしまうこともできます。そうすれば、何か（違い）が得られるかも知れません。遺伝子ではない部分（非コード領域）について、この手法を用いて解析が行われ始めています｣（小林教授）

現代はゲノム時代

ゲノムに関する技術は、ゲノム編集以外にも近年よく耳にするようになりました。

自分自身の遺伝子を解析する｢遺伝子検査｣は、すでに国内でもいくつもの企業がサービスとして提供しています。また、妊娠中に胎児の遺伝子を調べる｢出生前診断｣も、議論の末に実施されるようになりました。2019年からは、がん遺伝子パネル検査といったがんの検査手法も一部が保険適用が始まっています。

ヒトゲノムの解読から約20年しか経過していないとはいえ、遺伝子やゲノムについて理解が進むことで、できることは確実に増えています。

ゲノムに関する技術が社会に実装されていく過渡期。

そして、このスピードは、ゲノム編集によってさらに遺伝子に関する理解が深まることで、より一層加速していくことになるでしょう。

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｢ゲノム編集｣ノーベル賞受賞で熱視線。｢生命の設計図｣の謎はどこまで解明されたのか【サイエンス思考】

（文・三ツ村崇志、編集協力・笹谷由佳）