15.1 : 遺伝子組み換えとは？

概要

遺伝子工学とは、生物のDNAを改変して新しい望ましい形質を導入するプロセスです。バクテリアから植物や動物まで、多くの生物が学術的、医学的、農業的、工業的な目的のために遺伝子を組み替えられてきました。遺伝子工学には明確な利点がある一方で、人間や食料供給を改変することには倫理的な問題があります。

科学者は生物のゲノムを意図的に変更できます

遺伝子工学が可能なのは、DNAによって情報がコード化される方法である「遺伝暗号」と「DNAの構造」がすべての生命体に共通しているからです。その結果、生物の遺伝コードはいくつかの方法で変更できます。

CRISPR/Cas9システムのような技術を用いて、ヌクレオチド配列を選択的に編集できます。

CRISPR/Cas9システムは、原核生物の自然免疫反応を遺伝情報の編集に利用したもので、「分子ハサミ」と呼ばれています。

また、遺伝子ターゲティングと呼ばれるプロセスにより、生物から遺伝子を除去してノックアウトを作成したり、遺伝子を導入してノックインを作成したりすることもできます。この方法では、相同組換え（相似的な配列を持つ拡張領域を共有するDNA分子間の遺伝子交換）を利用して、内在する遺伝子を改変します。

また、ある生物の遺伝子を別の生物のゲノムに挿入し、遺伝子組み換え生物を作ることもできます。このDNAを受け取った生物は、遺伝子組み換え生物（GMO）と呼ばれます。

遺伝子工学が人間の健康と幸福に影響を与えます

ゲノム編集は、科学研究、農業、産業、医療に大きな影響を与えています。分子生物学の研究では、遺伝子の機能や発現を調べるために、細菌やウイルスに導入遺伝子（外来遺伝子）を挿入することがよくあります。バクテリアは、遺伝子操作が行われた最初の生物です。科学者はヒトのインスリン遺伝子を導入して、糖尿病患者が使用する合成インスリンを製造しました。

遺伝子治療とは、新しい遺伝子を人に挿入し、その遺伝子がコードするタンパク質を人の細胞内で発現させる技術です。科学者たちは、新しい遺伝子を宿主の細胞に送り込むためにウイルスを改良しました。このようにして作られたウイルスは、病気の細胞に感染し、欠陥のある遺伝子の正しいコピーを挿入することで、重症複合免疫不全症（SCID）などの疾患を治療できます。

遺伝子治療の多くは改変ウイルスを使用していますが、CRISPR/Cas9システムはますます人気のある技術となっています。CRISPR/Cas9システムは、Cas9と呼ばれる酵素をゲノムの特定の場所に導くCRISPRと呼ばれるRNA配列のガイドを使用してDNAを切断します。科学者たちは、この分子ツールを使って、遺伝物質の追加、削除、変更を行います。CRISPR/Cas9は、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、B型肝炎、白内障、心血管疾患などの原因となる遺伝子の誤りを修正するマウスモデルに使用されています。

遺伝子工学は病気の新しい治療法を生み出すだけでなく、他の実用的な目的にも使用できます。遺伝子組み換えのヤギは、工業的な利用に向けてミルクの中にクモの糸を作ることができます。農業分野では、栄養価や害虫抵抗性などの特性を改善するために遺伝子を組み換えた植物があります。最近の、そして将来の遺伝子工学の進歩は、人間の健康と福祉の両方に影響を与え続けるでしょう。

遺伝子工学に関する倫理的な懸念

遺伝子工学は大きな可能性を秘めています。

遺伝子工学は大きな可能性を秘めていますが、どこで線引きをするのでしょうか。科学者と社会はこの問いに答えなければなりません。特に生殖細胞を対象としたヒトゲノム編集は、大きな倫理的関心事となっています。ほとんどの遺伝子治療は体細胞を改変するため、遺伝子の変更は個人にしか影響しません。しかし、ヒト生殖細胞への変更は、その子孫にも引き継がれます。

2018年、ある科学者がCRISPRで遺伝子組み換えされた最初の赤ちゃんを作ったとされ、世界に衝撃を与えました。彼は、研究されていない生殖細胞の突然変異を導入することで、双子の女児にHIVへの耐性を持たせようとしました。彼の行動は怒りと懸念を引き起こし、科学者や一般の人々はこれが人類にとって何を意味するのかを考えました。このことが双子の女児たちの健康や将来の子孫、あるいは集団にどのような影響を与えるかはまだ不明です。

もう一つの懸念は、食料供給を改善するために外国の遺伝子を使用することです。植物は最も一般的な遺伝子組み換え食品であり、28カ国で約4億5千万エーカーの遺伝子組み換え作物が栽培されています。増え続ける世界人口への食糧供給を確保するための大きな可能性を秘めていますが、遺伝子組み換え作物を批判する人々の懸念を払拭するためには、科学的に裏付けられた長期的な研究が必要です。