遺伝子組み換えとは？
国や組織によって、遺伝子組み換え（GM）の定義は若干異なっているようです。 一般的には、GMとは生物の遺伝情報に、自然な交配や生殖では起こりえないような変化を加えることを指します。 これは通常、「組み換えDNA」、「遺伝子ターゲティング」、「ゲノム編集」などのバイオテクノロジーの手法を用いて、生物のDNAに追加、削除、その他の変更を加えることを意味します。 遺伝子組み換えは、微生物、細胞、植物、動物を含む遺伝子組み換え生物（GMO）が、生物学のプロセスや病気のメカニズムを理解する方法として、科学や医学の研究で長い間使用されてきました。 また、1990年代以降、遺伝子技術を利用して病気の治療などを行う「遺伝子治療」が試みられている。
病気の遺伝的原因を直接治療するために遺伝子治療を用いることは，医師，科学者，患者にとって長い間の願望であった。 嚢胞性線維症や鎌状赤血球貧血などの一部の疾患は、単一の遺伝子の変異によって引き起こされることが比較的よく理解されている。 このような場合、病気の原因となる遺伝子を修正または置換することができれば、その病気を治すことができる、あるいは少なくとも病気の悪化を防ぐことができるのではないかと期待されています。 しかし、心臓病や糖尿病、多くの癌など、多くの遺伝子間や遺伝子と環境との相互作用によって生じる複雑な疾患では、遺伝子治療はより困難です。 このことは、標的細胞に安全かつ効果的に改変機械および／または遺伝子の代替バージョンを送達し、最小限のミスで細胞のゲノムに変更を成功させるという技術的課題を提起する。 生殖細胞や初期胚の細胞を含む「生殖細胞」に変更が加えられた場合、後続世代の体内のすべての細胞が、その変更と、プロセス中に生じたミスや予期せぬ変更を受け継ぐことになります。 ゲノム編集では、科学者がゲノムの特定の「標的」部位に変更を加えることができます。 その効率性と使いやすさから、最も興奮を呼んだ技術のひとつが、”CRISPR “と呼ばれるものです。 CRISPRは、”clustered regularly interspaced short palindromic repeats “の略です。 CRISPR技術の基本は、細菌がウイルスから身を守るために進化させたシステムです。 CRISPRシステムには、ゲノム上の標的部位と同じ配列を持つ「ガイドRNA」（gRNA）と呼ばれる分子、およびCas9と呼ばれる「ヌクレアーゼ」（すなわち、DNA切断分子）の2つのコンポーネントがあります。 この2つの成分が細胞内に送り込まれると、gRNAは相補的な塩基対形成を介して標的ゲノム部位と結合する（つまり、AはTと、GはCと結合する）。 この過程で、gRNAはCas9を標的部位に引き込み、DNA二重らせんに切り込みを入れるのを助ける。 細胞の自然なDNA修復機構がこのギャップを埋めるが、このプロセスは完璧ではないため、いくつかのDNA塩基が追加または削除されることになる。 このため、元の遺伝子（例えば、がんに関連する遺伝子変異やHIV感染に関連する遺伝子など）は機能しなくなる。 あるいは、標的遺伝子の別のバージョンをgRNAとCas9とともに細胞内に入れることもできる。 すると細胞は、この代替配列を「鋳型」として、壊れたDNAを修復し、それをコピーしてゲノムに組み入れる。
最近の科学的ブレークスルーにより、病気を引き起こす遺伝子変異を修復するためにゲノムを「編集」する可能性に手が届くようになりました。 まだ初期段階ですが、遺伝子編集技術がいつの日か鎌状赤血球貧血、嚢胞性線維症、ハンチントン病などの遺伝病の治療法を提供し、ウイルス感染（HIVなど）をよりよく撃退できるようになるかもしれないと期待されています。 特に、CRISPR技術は、肝臓障害を持つ成体マウスの症状を逆転させ、ヒト以外の霊長類のDNAを変更するために使用されており、ヒトにおける新しい遺伝子治療の開発に向けた重要なステップとなっています。 肝細胞に導入された遺伝子の変化は、その人の将来の子孫に遺伝することはありませんが、卵子や精子になる細胞、あるいは初期胚の細胞に導入されたDNAの変化は、将来の世代に受け継がれる可能性があります。 これは生殖細胞編集として知られており、その見通しから、ヒトにおける生殖細胞での遺伝子改変が適切かどうか、また、社会がそうした研究や応用の可能性を進めるべきかどうか、世界中で議論されている
一方、批評家は、子孫に引き継ぐことができるゲノムを変更することの技術面と倫理面の両方の問題を強調しています。 編集の過程で予期せぬ影響があれば、それが遺伝する可能性があるという懸念である。 その他にも、将来の世代のゲノムを改変する権利があるのか、という疑問もあります。 特定の病気や障害を編集することは、そのような状態にある人々へのスティグマの付与につながるのでしょうか？ そして、何を編集すべき病気や障害とみなすかは、誰が決めるのでしょうか？ 一方で、生殖細胞系列の改変は、単一の遺伝子変異によって引き起こされる衰弱した神経疾患であるハンチントン病のような疾患を排除できる可能性があると賛成派は主張している。 また、人間は長い間、遺伝カウンセリングや着床前遺伝子診断などの手続きによって、明確な同意なしに子孫の命や遺伝子を変えてきたと主張しています
2015年12月、米国国立アカデミー、英国王立アカデミー、中国科学アカデミーは、ワシントンDCで科学者や社会学者、倫理学者、その他の関係者を集め、ヒト遺伝子編集に関する国際サミットを開催しました。 サミットの最後に発表された声明では、生殖細胞編集の臨床利用を進めることは現時点では「無責任」であると強調したが、この技術を禁止することは推奨せず、代わりに研究を継続すべきであると示唆した。 2017年2月には、米国国立アカデミーのヒトゲノム編集に関する専門委員会が報告書を発表し、体細胞ゲノム編集の研究や医療への利用は既存の規制枠組みの下で継続すべきだが、”遺伝子強化 “に技術の適用を拡大する前に「幅広いパブリックインプット」を行うべきだと勧告している。 同時に、「深刻な病気や障害」を治療するための生殖細胞ゲノム編集の臨床試験は、さらに多くの研究を行い、厳しい技術的・倫理的基準を満たした場合にのみ進めるべきであると提言しています。 今後、報告書は国民の関与と政策論争を続ける必要性を強調している
現在、生殖細胞遺伝子改変は多くの欧州諸国とカナダで違法であり、米国では連邦政府の資金をその作業に使用することはできない。 2017年1月現在、英国、スウェーデン、中国の研究者は、研究目的に限り、ヒト胚の遺伝子編集を行う認可を受けている（なお、これらの国の既存の法律またはガイドラインでは、受精後14日までの胚の研究しか認められていない）
2018年11月には、胎生期にCRISPRでゲノム編集された最初の子ども、双子のペアが中国で誕生したというニュースが報道された。 独立した検証や査読付き学術誌への掲載はまだ行われていないが、この主張は大きな論争を巻き起こした。 2019年、科学者、倫理学者、より広い社会が今後の道筋について議論を続けている。
CRISPR and the environment
CRISPRはまた、人間の健康や環境のために私たちの周りの世界をエンジニアリングする道も開いた。 応用としては、蚊のような病気を広める昆虫を改変したり、あるいは根絶したりする可能性があります。 また、マンモスのような絶滅した動物を再び地球上に出現させ、気候変動に対処することができるかもしれないと考える科学者もいる。 しかし、これらの応用が必ずしも「利益」になることに誰もが同意しているわけではなく、また、これらの生態系を変える行為による意図しない結果を心配する人もいます。
進むべき道
遺伝子編集は、人間の健康に役立つ大きな可能性を秘めています。 同時に、公開討論を必要とする深遠な問題を提起しています – 私たちが後悔するような改変をしたらどうなるのでしょうか？ 一見安全に見える遺伝子の変更が、意図しない結果をもたらすことが判明したらどうするのか？ 医学界が苦痛を減らすためにこのような手段を模索するとき、安全性の基準はどのようなものだろうか。 さらに、もし社会としてゲノム編集の利用が容認されるのであれば、すべての人がこうした技術の可能性を認識し、そうした技術を利用したいと望むすべての人がそれを購入できるようにするには、どうすればよいのでしょうか。 CRISPRを開発した多くの科学者を含む研究者、生命倫理学者、政策立案者は、慎重さを求め、信仰指導者、環境活動家、患者や障害者のための支援者をも巻き込んだ公開協議と対話の必要性を訴えている。 社会が遺伝子編集の恩恵を実現したいという願いと他のさまざまな懸念とのバランスを模索する中、pgEdはすべてのコミュニティを巻き込み、多様な価値観と声が確実に届くような幅広い対話を促進する一翼を担えればと考えています。
CRISPRとゲノム編集をめぐる技術や政策の問題については、こちらをご覧ください。
関連するレッスンプラン：
ゲノム編集とCRISPR
2018年に生まれた双子の女の子のゲノム編集にCRISPRが使用されているという主張
我々の周りの世界を設計すること。 ゲノム編集と環境
関連ブログ記事：
“pgEd lesson on the CRISPR-edited twins” (March 2019)
“Sickle cell disease and genetic engineering.”（鎌状赤血球症と遺伝子操作）。 pgEdのミニレッスン」（2017年11月）
「ニュースの中で。 遺伝子治療の進展」（2017年10月）
「ニュースの中で 科学者がCRISPRを使用してヒト胚の疾患原因遺伝子変異を編集」（2017年8月）
「ニュースにて。 CRISPRの臨床利用が一歩前進」（2016年6月）
「In the News: ヒトで初のオプトジェネティクス試験実施へ」（2016年3月）
「ニュースにて。 遺伝子ドライブによる病気を媒介する蚊の制御が現実に近づく」（2015年12月）
「ニュースにて。 Potential new approach to gene therapy for sickle cell disease」（2015年9月）
Sharon Begley, “No red line against CRISPR’ing early embryos, experts rule” (STAT, February 2017)
David Cyranoski, “CRISPR gene-editing tested in a person for the first time” (Nature.NET), 2016年11月）
Antonio Regalado, “Meet the Moralist Policing Gene Drives, a Technology That Messes with Evolution” (MIT Technology Review, June 2016)
Ericaチェック・ヘイデン, “Should you edit your children’s genes?” (Nature, February 2016)
Ed Yong, “What Can You Actually Do With Your Fancy Gene-Editing Technology?” (エド・ヨン) (The Atlantic, December 2015)
Carl Zimmer, “Editing of Pig DNA May Lead To More Organs For People” (New York Times, October 2015)
Nathaniel Comfort, “Can We Cure Genetic Diseases Without Slipping Into Eugenics?” (ニューヨーク・タイムズ) (The Nation, July 2015)
Andrew Pollack, “A Powerful New Way to Edit DNA” (New York Times, March 2014)
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