ホームビデオゲームゲームデバイス iphone 物議を醸す遺伝子編集ツールCRISPRは「がんを引き起こす可能性がある」と懸念される研究結果が判明

物議を醸す遺伝子編集ツールCRISPRは「がんを引き起こす可能性がある」と懸念される研究結果が判明

1月 10, 2024

—

📖

シリアルブランドのように聞こえるかもしれませんが、CRISPR は、私たちが生きている間に遺伝学における最も重要な革命の 1 つであると言えます。ここ数カ月、研究者らが CRISPR-Cas タンパク質を使用して DNA の遺伝子配列を効果的に編集し、HIV を殺し、「パックマンのようにジカを食べ」、細菌の DNA に GIF を保存するという話が浮上している。

しかし、CRISPR の可能性にもかかわらず、それは信じられないほど物議を醸す手順です。人間の遺伝子構成を変えるには、DNA鎖を切断して完全に改変する必要があるが、2件の新たな研究で、こうした遺伝子編集技術ががんの増加と関連していることが明らかになった。

Nature Medicine に掲載された 1 つはノバルティスによる論文、もう 1 つはカロリンスカ研究所による論文で、遺伝子治療技術は人の腫瘍と戦う能力を弱める可能性があり、「がんを引き起こす可能性があり、CRISPR の安全性に対する懸念が高まっている」と結論付けています。ベースの遺伝子治療。」

ただし、少しバックアップしましょう。

2 つの論文は遺伝子 p53 に焦点を当てています。これまでの研究では、p53遺伝子が正常に機能している場合、特定のヒト腫瘍は発生しないことがわかっています。その結果、p53 は、CRISPR-Cas9 によって行われる種類の変化からゲノムを守る自然の防御機構として機能します。 CRISPR-Cas9 を使用して人の遺伝子構造を編集すると、p53 遺伝子が防御態勢に入り、編集された細胞を自己破壊させて効果的に殺します。実際、多くの試験において CRISPR 技術の進歩と有効性を遅らせているのはこの遺伝子です。

ただし、CRISPR-Cas9 が人のゲノムの編集に成功した場合は、特定の細胞の p53 遺伝子に欠陥があるか、機能不全に陥っていることが示唆されます。これは、身体ががんと闘う能力を低下させることに関連している可能性があります。特に、p53の欠陥は細胞の「制御不能な増殖と癌化」を引き起こす可能性があり、卵巣癌、結腸癌、直腸癌の発生に関連しているとされています。

研究著者であるカロリンスカ研究所のエマ・ハーパニエミ氏は、「修復しようとした損傷遺伝子の修復に成功した細胞を選ぶことによって、誤って機能的なp53を持たない細胞も選んでしまう可能性がある」と説明した。「遺伝性疾患の遺伝子治療のように、そのような細胞を患者に移植するとがんを引き起こす可能性があり、CRISPRベースの遺伝子治療の安全性に対する懸念が生じます。」

ただし、がんとの関連性があることとがんを引き起こすことは同じではなく、これら 2 つの研究の結果はいわゆる「予備的」なものであり、研究結果を強化するか却下するにはさらなる研究が必要であることを意味することに留意する必要があります。研究者らは、CRISPRが「危険」であると言うことからもすぐに距離を置いている。その代わりに、彼らは正当な問題を提起し、臨床試験を急ぐ企業や科学者に対し、その関連性に留意するようアドバイスしている。

研究はまた、非常に特殊なタイプのCRISPR編集技術（「健康な」編集されたDNAを挿入することによって病気のDNAを修正するために使用されるCas-9タンパク質）にも焦点を当てており、他の形式の遺伝子編集が同様の懸念を引き起こすかどうかを確認するにはさらなる研究が必要である。実際、同様の以前の批判に対処する試みとして、ソーク研究所の研究者らは最近、回避策を報告しました。遺伝子を編集するのではなく、彼らのいわゆるエピジェネティック（または「遺伝子の上」）CRISPR法では、遺伝子が切断されるのではなく、オンまたはオフに切り替わるのがわかります。

エピゲノムを変更することで、科学者は DNA を直接変更せずに遺伝子の動作を制御することができました。遺伝子編集ではなく遺伝子改変。科学者らはマウスを使った試験で、腎臓病、1型糖尿病、筋ジストロフィーの一種の症状を逆転させた。アルツハイマー病を根絶する可能性も秘めています。

CRISPR-Cas9とは何ですか?

CRISPR-Cas9 は、標的を絞った方法で DNA を「切断」できるゲノム編集ツールで、科学者が生命の構成要素を正確に編集できるようにします。おそらく、あまり有名ではない CRISPR-Cas1 と CRISPR-Cas2 の組み合わせと並んで言及されているのを目にすることになるでしょう。どちらも、DNA の断片を細菌自身のゲノムに「切断」してつなぎ合わせます (詳細は後ほど)。

実際、Cas9 は、細胞が望ましくない侵入者を確実に排除できるようにする単細胞細菌の防御機構の一部として 1980 年代に初めて観察されました。科学者たちは、このテクノロジーを適応させることで、前例のない速度、精度、正確さでゲノム配列を標的にできることを発見しました。

CRISPR-Cas9 は、コンピューター文書内の「検索と置換」検索に似ており、単語の代わりに遺伝子配列を編集しているだけです。 DNA を正確に改変することは科学の聖杯であり、その可能性は計り知れません。それは病気を根絶するために使用できる可能性があり、嚢胞性線維症、鎌状赤血球貧血、ハンチントン病などの遺伝性のものさえも過去のものになる可能性があります。

CRISPR という名前は、それほどキャッチーではない「クラスター化された規則的に間隔をあけられた短い回文繰り返し」の頭字語です。「Cas」の部分は「CRISPR 関連」を指します。

CRISPR-Cas9: どのように機能するのでしょうか?

CRISPR は、特定の細菌の自然に発生する防御機能の一部です。細菌が侵入ウイルスを検出すると、外来 DNA のセグメントをコピーして、CRISPR 周囲の自身のゲノムにブレンドすることができます。 Cas9 は切断を行い、Cas1 と Cas2 は外部 DNA を細胞のゲノムに挿入します。

次回ウイルスが発見されたとき、CRISPR は注目すべきゲノム配列の正確なコピーを持っています。そこで Cas タンパク質が登場します。驚くべき精度で DNA を切断し、不要な遺伝子を無効にすることができます。

または、カールジンマーが説明するように、「CRISPR 領域がウイルス DNA で満たされると、微生物が遭遇した敵を表す分子の最重要ギャラリーになります。次に、微生物はこのウイルス DNA を使用して、Cas 酵素を精密誘導兵器に変えることができます。微生物は各スペーサー内の遺伝物質を RNA 分子にコピーします。次に、Cas 酵素が RNA 分子の 1 つを取り込み、それをゆりかごにします。ウイルス RNA と Cas 酵素は一緒に細胞内を漂います。 CRISPR RNA と一致するウイルスの遺伝物質に遭遇すると、RNA はしっかりと捕捉されます。その後、Cas 酵素が DNA を 2 つに切り刻み、ウイルスの複製を防ぎます。」

strep_cells

2012年、カリフォルニア大学バークレー校の科学者らは、CRISPR-Cas免疫システムを「再プログラム」して遺伝子を自在に編集できることを示す画期的な論文を発表した。 CRISPR-Cas9 は、特定の Cas タンパク質とハイブリッド RNA を使用し、任意の遺伝子配列を識別して編集できます。可能性は非常に大きいです。

つまり、CRISPR はターゲットとなる DNA 配列をリストし、その後 Cas9 が切断を行います。科学者は正しいコードで CRISPR をプログラムするだけで、残りの作業は Cas9 が行います。

これは「欠陥のある」遺伝子にも当てはまる可能性があり、現在問題を引き起こしている部分をCRISPR-Cas9で除去し、健全な遺伝コードに置き換えることで、理論的には問題を解決できる可能性がある。

CRISPR-Cas9: 人間にも使用されたことがありますか?

DNA

はい、中国です。不妊治療クリニックから入手したヒト胚を使用し、科学者らは CRISPR-Cas9 を使用して、すべての細胞のベータサラセミアを引き起こす遺伝子を編集しようとしました。使用されたドナー胚は「非生存可能」であり、生きた出産をもたらすことはできなかったことに注意すべきである。

いずれにせよ、それは失敗であり、かなりひどい失敗でした。86 個の胚に注入され、48 時間後に約 8 個の細胞が増殖し、71 個が生存し、そのうち 54 個が遺伝子検査されました。わずか 28 個のスプライシングが成功し、研究者が意図した遺伝物質を含むものはほとんどありませんでした。「正常な胚でそれを行いたい場合は、100%に近い値にする必要があります」と主任研究員のJungiu Huang氏はNatureに語った。「だから私たちはやめたのです。私たちはまだそれが未熟すぎると考えています。」

それに加えて、さらに文書化されていない損害が発生した可能性が非常に高いです。ニューヨーク・タイムズ紙は次のように説明している。「中国の研究者らは、遺伝子編集の実験で、ほぼ確実に彼らが記録した以上に広範囲の被害を引き起こしたと指摘している。彼らは胚細胞のゲノム全体を調べたわけではありません。」

ご想像のとおり、これは科学界で大きな論争を巻き起こしました。

2016年11月、中国の別の科学者グループが初めて成人にCRISPR-Cas9を使用し、CRISPRで改変した患者の免疫細胞を肺がん患者に注射してPD-1タンパク質を無効にし、理論的には患者の体を反撃させた。癌に対して。

そして、8月3日に発表された研究では、科学者たちはヒトの胚を「編集」し、遺伝性心疾患の原因となる可能性のあるDNAの欠陥部分を除去することに成功した。これは画期的な成果であり、将来の人類における約10,000の単一突然変異遺伝性疾患（すなわち、単一の欠陥遺伝子によって引き起こされる疾患）を潜在的に予防する道を提供した。

CRISPR-Cas9 と倫理

中国の科学者が生命に成長する予定のない胚を使用したとしても、人間の胚を使った実験には倫理的な懸念が存在する。実際、中国の研究結果が発表されるわずか1カ月前に、アメリカの科学者のグループは世界に対し、このような実験をしないよう呼びかけた。それで。

その理由の 1 つは、このテクノロジーがいかに未熟であるかということです。このテクノロジーが実際に使用され始めたのは 2012 年になってからであり、この時点で完全に成熟していれば驚くべきことであることを思い出してください。科学者らは、現時点で人体に使用するにはあまりにも誤解があり、危険であると警告しており、中国の研究は確かにこの懸念を裏付けるものだった。たとえ問題なく機能したとしても、何世代にもわたって予期せぬ結果が発生する可能性があるという懸念があります。

しかし、たとえそれが 100% 安全で成功したとしても、別の倫理的懸念があります。ハンチントン病や嚢胞性線維症などの致命的な遺伝病を根絶する可能性を抑制すべきであると誰も主張しませんが、CRISPR-Cas9 は潜在的に変化の機会を提供します。人に関することなら何でも。遺伝子配列が特定されていれば、理論的には編集することが可能です。

生命に影響を与える病気を出生前に取り除くことと、親が自分の赤ちゃんをより強く、より速く、より美しく見えるように設計できることはまったく別のことです。たとえこれが人々に許されるべきことであるとあなたが認めたとしても、これは大幅に商業化される可能性が高く、富裕層だけがこれによって得られる追加の人生上の利点をすべて手に入れることができ、不平等に大きな影響を与えることになります。

CRISPR-Cas9: これまでに何が行われてきましたか?

ラボラット

もちろん、唯一記録に残っている胎児の人体実験がこのような注目を集める挫折を引き起こしたとき、これらの倫理的問題は100万マイルも離れたところにあります。しかし、CRISPR-Cas9 は現在、小規模なテストで非常に有望な結果を示しています。

例としては、ヒト細胞における HIV 感染の予防、マウスの遺伝性疾患の治療、標的突然変異を持って生まれた一対のサルなどが挙げられます。

CRISPR は、DNA 内にデータを保存する効果的な手段としても登場しつつあります。 2017 年 3 月、ニューヨークゲノムセンターの 2 人の研究者は、圧縮ファイルを DNA 分子に保存する方法を詳述したレポートをサイエンス誌に発表しました。ファイルを DNA のヌクレオチド塩基にマッピングできるバイナリコードに変換するアルゴリズムの助けを借りて、研究者らは合計 6 つのファイルをエンコードすることができました。1948 年の学術論文、パイオニアのプラーク、オペレーティングシステム、ウイルス、1895 年の映画「L’Arrivée d’un train en gare de La Ciotat」…そして 50 ドルの Amazon ギフトカード。

数か月後、ハーバード大学医学部の科学者チームは、生きている大腸菌細胞の DNA にループするビデオクリップをエンコードしました。目的は、「分子レコーダー」、つまり周囲から自身の情報を記録できる DNA を作成するシステムを開発することです。これは、土壌汚染の監視から神経活動の理解の革命に至るまで、あらゆるものに使用できる可能性があります。

DARPAのSafe Genesプログラムの一環として、7つのチームには、マラリアを蔓延させる蚊を制御する方法を開発しているハーバード大学医学部のアミット・チョーダリー博士率いるチーム、CRISPRを使用して突然変異の検出と回復を目指しているハーバード大学医学部の第2チームが含まれている。放射線によって引き起こされる。ジョン・ゴドウィン博士率いるノースカロライナ州立大学のチームは、外来種を管理するためにラットの遺伝子駆動システムを標的にすることを目指しており、カリフォルニア大学バークレー校はジカウイルスとエボラウイルスを標的にするためにCRISPRを使用したいと考えている。プロジェクトの完全なリストとチームの詳細は、DARPA の Web サイトから入手できます。

最近では、東京大学の構造生物学者濡木修氏が、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された彼のチームの最近の論文の一部を構成する、リアルタイムで DNA を編集する CRISPR の驚くべき映像を共有しました。下のクリップは、編集を行う前に CRISPR が DNA を「検索」している様子を示しています。 DNA 鎖が切断されているのがわかります。

この映像はもともと、6月に開催されたCRISPR 2017カンファレンスの参加者に上映されたものでした。この論文はこの会議後に提出され、11月10日に出版された。

CRISPR-Cas9: 英国にも導入される予定ですか?

はい。英国の幹細胞研究者らは、人間の初期発達を理解し、流産の可能性を減らすために、ヒト胚を改変する許可を求めた。 2016 年 2 月、ヒト受精発生局 (HFEA) が許可を与えました。

CRISPR-Cas9: なぜ CRISPR はダメなのでしょうか?

前述したように、Cas9 は約 20 塩基長の遺伝子配列しか認識できません。これは、より長い配列をターゲットにすることができないことを意味します。さらに重要なことは、酵素が依然として間違った場所で切断してしまうことがあるということです。この原因を解明すること自体が大きな進歩となり、問題を修正することはさらに大きな課題となります。

もちろん、CRISPR が人間の胎児ではあまりうまく機能しなかったという問題や、最近ではがんとの関連性も指摘されています。

CRISPR-Cas9: 誰が所有していますか?

それは答えるのが簡単な質問ではありません。驚くべきことに、CRISPR は特定の細菌の中で自然に発生するものであるため、これは現在も特許争奪戦の対象となっています。

Technology Review の説明によると、CRISPR-Cas9 は 2012 年にカリフォルニア大学バークレー校のジェニファー・ダウドナ氏によって初めてサイエンス誌に記載されましたが、ブロード研究所のフェン・チャン氏が最初に発明したことを証明する研究ノートを提出し、この技術に関する特許を獲得しました。

「先願」特許権は、これがダウドナに与えられるべきであることを意味するが、この決定は「先発明」ルールに基づいて決定された可能性があり、それは張に有利だったであろう。結局、この訴訟は 2017 年 2 月に解決され、米国特許審判控訴委員会は、カリフォルニア大学バークレー校が任意の生細胞で CRISPR-Cas9 を使用する特許を取得し、ブロード社が任意の真核細胞で CRISPR-Cas9 を使用する特許を取得することを決議した。 – つまり、植物や動物の細胞です。

画像: Petra B Fritz、VeeDunn、NIH Image Gallery、および Steve Jurvetson がクリエイティブコモンズで使用

「物議を醸す遺伝子編集ツールCRISPRは「がんを引き起こす可能性がある」と懸念される研究結果が判明」に関するベスト動画選定！

【ゲノム編集食品】“成長速度2倍”のフグに“血圧下げる効果5倍”のトマト…その可能性と課題とは？　大阪　NNNセレクション

【ゲノム編集を110分完全解説】神の技術「クリスパーキャス3と9」の秘密／東京大真下知士教授/どこまで人類は遺伝子を編集していいのか/日本の強みとビジネスの可能性

📖

ただし、少しバックアップしましょう。