CRISPRの歴史 - Bio-Station

最近ヒトに対してCRISPRでゲノム編集を行ったというニュースが流れた。

(未だ真偽不明だが)

今でこそ、CRISPRは当たり前の技術になりつつあるが、

ゲノム編集のツールとして報告されたのは2012年と新しい。

CRISPRはどのように発見され、開発されてきたのだろうか。

今回は、CRISPRの歴史をざっと振り返りたい

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1980年ごろ、塩基配列解読技術の発展によって、いろいろな生物の全ゲノムが解読されるようになった。

その中で、原核生物には回文配列がみられることが分かった。

このときは、この配列が何をしているのかは不明であったが、転写制御を行うと考えられていたらしい。

ちなみに、最初の報告は石野先生という日本人の先生である。

原著はこれ。

Nucleotide Sequence of the iap Gene, Responsible for Alkaline Phosphatase Isozyme Conversion in Escherichia coli, and Identification of the Gene Product, J. BACTERIOLOGY, 1987

この後、CRISPRの遺伝子座の近傍にcasというタンパク質があることが見つかったが、

CRISPR/casの機能は未知であった。

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2007年、デンマークのグループがCRISPRの機能を報告した(1)。

原核生物は獲得免疫様の免疫機構としてCRISPR/casを用いているのだ。

原核生物はファージなどが感染すると、

そのゲノムを切断しCRISPR配列のスペースに組み込んでおく。

こうすると、同じファージに感染した場合、

この配列がファージのDNAと相同になり、ファージDNAを結合する。

(RNAiによる生体防御機構に近い)

ちなみに筆者らは乳酸菌を扱う会社の人で、初めは乳酸菌を使って実験が行われた

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この後しばらくは、原核生物の免疫機構としての研究がなされたが、

2012年、Jennifer A. Doudna, Emmanuelle Charpentier(ダウドナ、シャルパンティエ)のグループによって、

CRISPR/casを用いることで、RNAで標的としたDNAの配列が切断できることが報告された。(2)

すなわち、guideとなるRNAを入れておくと、cas9が寄ってきて、DNAを切断できることが分かったのだ。

この報告まで、ゲノム編集はハードルが高く、誰でも簡単にできるものではなかった。

この発見以後、マウスやヒトの細胞でゲノム編集ができるか、先を争って研究が行われた。

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明くる2013年、先日紹介したkarl deisserothのラボにでオプトジェネティクスの開発に携わっていた、

Feng ZhangらのグループがCRISPRを用いてマウスとヒトの細胞でゲノム編集が可能であることをScienceに報告した(3)。

先ほど紹介したダウドナのグループも同じような報告を同月eLifeにだしている。

1カ月にも満たない差であるが、一般的にはフェンチャンのScienceがブレイクスルーとして取り上げられること多い。

ちなみに、このフェンチャンとダウドナの争いはここで終わらず、

CRISPRの特許でプライオリティをめぐって裁判沙汰にもなっている。

一応(様々な思惑と政治の上で？)裁判はフェンチャンが勝訴し、CRISPRの特許はボストンが持っている。

ただ、科学界での一般的な認識(といいつつブログ編集者の周囲の雰囲気)は、

基礎的なアイデアはダウドナ、応用したのがフェンチャンという感じじゃないだろうか。

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ともかく、2013年に現在使われているようなツールとして報告されてから、

2018年にはだれでも使えるツールとして爆発的に普及している。

現在はゲノム編集に留まらず、他の用途でも幅広く利用されている。

その辺については、機会があったらまとめようと思う。

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参考

(1) CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes, Science, 2007

(2) A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity, Science, 2012

(3) Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems, Science, 2013, Jan 03

(4) RNA-programmed genome editing in human cells, eLife, 2013 Jan 29

こうしてみるとCRIPSRはScienceが多いですね。