高度なCRISPR技術で編集されたクマムシの遺伝子

クマムシが手術を受けようとしている。少なくとも遺伝子は。東京大学の研究チームは、CRISPR を使ってクマムシの遺伝子を編集することに成功した。クマムシは「クマムシ」または「コケ豚」とも呼ばれ、非常に回復力のある微小動物で、遺伝子を詳しく調べることは、極限の環境を生き抜くための遺伝的基礎を理解するための一歩となる。この研究結果は、6 月 13 日にPLOS Genetics誌に掲載された研究で説明されており、特に人間の臓器への医療応用が期待される。

究極の生存者

クマムシ類には 1,300 種以上あり、花の咲く植物、湿った苔、砂、淡水、海など、さまざまな環境に生息しています。これらの無脊椎動物のほとんどは、体長が約 0.002 ～ 0.05 インチです。

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クマムシは、極度の暑さ、寒さ、干ばつ、さらには宇宙の冷たい真空でも生き延びることができます。このような極限環境に耐えられる生物はほとんどいないため、クマムシは 1773 年以来、科学者の好奇心を惹きつけてきました。クマムシの頑丈な秘密を解明すれば、科学的な応用が期待できます。

「クマムシの超能力を理解するには、まずその遺伝子がどのように機能するかを理解する必要がある」と、研究の共著者で生物学者の國枝武一氏は声明で述べた。

ノックアウト編集とノックイン編集

研究チームはこの研究で、非常に耐性のあるクマムシの一種であるRamazzottius varieornatusを使用しました。研究チームは、最近開発されたdirect parental CRISPR (DIPA-CRISPR)と呼ばれる技術を使用しました。この方法は、遺伝子をより効率的に切断して修正できる遺伝子メスのような、ノーベル賞を受賞したCRISPR遺伝子編集技術に基づいています。

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DIPA-CRISPR は、通常の CRISPR とは少し異なる働きをします。標的生物の子孫のゲノムを改変することができます。DIPA-CRISPR は昆虫に効果があることが実証されていますが、研究チームによると、昆虫以外の生物に使用されたのは今回が初めてです。

「私と私のチームは、コンピューターデータで行うのと同じように、遺伝子を編集（追加、削除、上書き）する方法を開発しました」と国枝氏は言う。「これにより、研究者は、ミバエや線虫など、より確立された実験動物と同じように、クマムシの遺伝的特徴を研究できるようになります。」

Ramazzottius varieornatusは、無性生殖する雌だけのクマムシの一種です。他の動物とは異なり、子孫のほぼ全員が同じ編集コードの 2 つのコピーを持っています。そのため、これらのクマムシの雌は DIPA-CRISPR の理想的な候補となります。

「特定の遺伝子を標的として除去するようにプログラムされたCRISPRツールを親の体内に注入するだけで、改変された子孫を得ることができ、これは「ノックアウト」編集として知られています」と、研究の共著者で千葉工業大学の生物学者である近藤小雪氏は声明で述べた。「また、組み込む必要のあるDNA断片を追加注入することでも、遺伝子改変された子孫を得ることができ、これは「ノックイン」編集と呼ばれています。」

ノックイン編集により、科学者はクマムシのゲノムを正確に編集し、個々の遺伝子の発現方法を制御できるようになりました。

ヒト臓器への応用

クマムシは極度の脱水状態を長期間にわたって生き延びるというユニークな能力を持っている。クマムシは危険を察知すると休眠状態に入り、放射線で損傷した自身の DNA を修復し、細胞内で特殊なゲルタンパク質を使用することもできる。

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興味深いことに、このゲルタンパク質の特性は人間の細胞にも応用できます。国枝氏と他のクマムシ研究者は、将来的に人間の臓器全体を分解せずに脱水と再水和に成功できるかどうかを調べる価値があると考えています。これは命を救う可能性があり、臓器の提供、輸送、手術での使用方法に革命をもたらす可能性があります。

「遺伝子編集に不安を感じる方もいらっしゃると思いますが、私たちは遺伝子編集実験を厳重に管理された条件下で実施し、編集した生物を密閉された区画に保管しました」と國枝氏は言う。「CRISPR は生命を理解し、世界に良い影響を与える有用な応用に役立つ素晴らしいツールです。クマムシは、医療の進歩の可能性を垣間見せてくれるだけでなく、クマムシの驚くべき特徴は、クマムシが驚くべき進化の物語を持っていたことを意味します。私たちの新しい DIPA-CRIPSR ベースの技術を使用してクマムシのゲノムを近縁の生物と比較することで、その物語を語れることを願っています。」