CRISPR-CAS9遺伝子はさみで使用されるDNA配列

CRISPR-CAS9遺伝子はさみで使用されるDNA配列


クリスファー（CRISPR、Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）は、細菌の古細菌のような原核生物有機体のゲノムで発見されたDNA配列である。キャス9はクリスファー配列に相補的なDNAの特定の幹を認識して切断するためにガイドとしてクリスファー配列を使用している酵素である

形態と特徴
クリスファーカス9は大きく二つの要素で構成されている。 RNAで作られた「ガイドRNA」とDNAを切断する酵素である「カスケード9」である。

原理的にすべての生物に適用が可能である。クリスファーカス9を受精卵に挿入する作業が大幅に難しくない。マダイの受精卵にゲノム編集をする場合に「微操作器」と呼ばれる装置を使用する。この時、受精卵に非常に薄い管を刺してガイドRNAとキャス9を挿入するものである。しかし、植物の場合には、細胞壁があるため、細胞内カスケード9を挿入するのに困難がある。従って植物は、細菌（ベクトル、すなわち遺伝子を伝達するベアラ）を細胞内に入れる方法を使用する。

動作
ガイドRNAは、文字通りDNA中にいくつかの部分を切断するかどうか案内するガイドの役割をする。この時、ガイドには、RNAの機能がどの程度使用される。 DNAは、主に核に情報を保存する役割をしてRNAは、その情報を変換する役割をする。この役割のおかげでRNAは、DNAの配列に相補的な結合が可能である。クリスファーは、これらのRNAの特性を活用し、RNAの塩基配列に、自分自身と正確に結合するDNA配列を見つけ結合するものである。

このガイドRNAは、DNAの二重らせんを切断する酵素、すなわち制限酵素と呼ばれるカスケード9と1つの複合体を形成する。遺伝子を操作したい部分にこの酵素を入れると目標にしたDNA配列を見つけキャスタ9がDNAを切断することになる。細胞は、DNAが切断されたとき、回復しようとする機能を持っている。したがって、元の配列からの回復がされると、再びクリスファーカス9が作動して、これを切断することになる。このプロセスが続く繰り返している間に「回復エラー」が表示され、元の配列といくつかの塩基の違いを見えるようになる。変化が表示されたら、クリスファーは動作を停止し、復旧エラー変化配列は、元の機能は発揮できなくなる。このように切断しようとする遺伝子を正確に見つけ、破壊（ノックアウト）することが可能となる。

また、この技術を活用して切断だけでなく、好きなところに遺伝子を追加することもできる。クリスファーカス9と一緒に新たに追加したいDNA配列を入れれば、細胞が切断された部分を修復する過程で追加されたDNA配列を吸収することになる。文字通り遺伝子を切り、他の遺伝子を貼り付けた「編集」が可能になるのだ。

限界点と副作用
難治疾患を修正する将来の洗練された遺伝子治療術として評価されるクリスファー技術であるが、実際の臨床治療に使わ円まだ限界と副作用が多い。

まず、クリスファー技術を研究目的のために使用したときと臨床で使用する場合の場合は異なることが学界の立場である。米国ののび太ス医学研究所は、遺伝子ハサミやがんの相関関係を憂慮しDNA損傷を自ら修復するp53遺伝子を言及した。このp53遺伝子は、遺伝子はさみが動作するのに邪魔になるので、遺伝子のはさみは、細胞の保護者の役割をするp53遺伝子がない異常な細胞でよりよく動作するが、問題は、p53遺伝子が同時に癌の発生を抑制する役割を私たちの体内でということだ。現在行われている臨床試験で治療目的のクリスファー研究では、当然のことながらp53遺伝子が結実した異常細胞を使用していないが、のび太ス研究所が提示した研究結果で推し見たとき、クリスファー技術を臨床で使用するには、より綿密な検査が必要になると思われる。

また、遺伝子はさみの標的離脱の問題はある程度解決されたと思われるが、遺伝子はさみが標的ポイントを正確に切断しても、細胞が自然に破損したDNAを修復する過程で予期しない塩基配列結実、挿入、再配列が起こることがあります。これを解決するためには、DNA複製のメカニズムを正確に理解し、どのような経路でどの蛋白質によって、このような標的ポイントの変化が起こるかどうかの研究が必要である。