【ゲノム編集技術を知る】ハサミを作るため遺伝子組換えを利用?2021年2月2日
遺伝子組み換えは外から新たな遺伝子を入れる技術で、その農産物が持っていない新たな機能を利用する「足し算」の技術であり、一方、ゲノム編集は特定の位置のDNAを切断し、一部のDNAを失わせることによる突然変異を利用して品種改良を行う「引き算」の技術だと言われる。ただし、前回紹介した農水省のリーフレット「ゲノム編集」では、植物でのゲノム編集では遺伝子組換え技術が使われているとある。一体どういうことなのだろうか。
ゲノム編集技術には、標的とするDNAを切断し自然修復の過程で起きた突然変異を利用する「タイプ1」と、切断後に変異させたい手本として短いDNAを導入する「タイプ2」と、別の生物種の遺伝子を挿入する「タイプ3」に分かれる。
タイプ2と3は遺伝子を挿入するため、ゲノム編集であっても外来遺伝子を組み込む遺伝子組換え技術だとして安全性審査が必要とされている。
一方、タイプ1は切断するところを決めて切っただけで、その後に起きる変異は自然界と同じであるとして、厚生労働省は「従来の育種技術でも起こりえるリスクにとどまる」として安全性審査は必要ないとした。ただし、開発者による届け出と公表が必要だとされた。
現在実用化に向けて研究が進められているのは、この「タイプ1」である。研究者によるとタイプ2や3による品種改良はまだ先になるとの見方が有力だという。
ところで、農水省のリーフレットによれば植物は細胞壁という硬い組織をもっているため「植物のゲノム編集では、はさみの役割を果たすタンパク質やmRNAを直接細胞に入れるのは現在のところ困難です」と説明されている。mRNAとはゲノム中の遺伝情報を写しとった物質であり、CRISPR/Cas9(クリスパー・キャスナイン)であればCRISPRである。つまり、植物の細胞にはクリスパー・キャスナインを直接入れることはできないということであり、ではどうするのかというと「遺伝子組換え技術を使ってはさみの役割を果たすタンパク質の遺伝子を一旦ゲノム上に導入するのが一般的です」と説明している。
そのうえで、この遺伝子が植物のゲノムに組み込まれた後、ここからはさみの役割を果たすタンパク質が作られ目的の遺伝子を切断する、という流れになると説明している。
ここはこれだけでは分かりにくいので同省ウェブサイトでの奥崎文子玉川大准教授の説明(ゲノム編集技術を解説:あなたの疑問に答えます)を参考にすると、動物細胞には細胞壁がないのでクリスパー・キャスナインを細胞膜を通してダイレクトに入れることができる。しかし、植物では「細胞壁が邪魔」(奥崎准教授)となるため、クリスパーとキャスナインそれぞれの遺伝子を目的とする植物細胞内に遺伝子組換えの手法で入れ込むのだという。
そうすると、組み込まれた遺伝子が発現して対象とする植物細胞内でクリスパー・キャスナインが作られ、それが標的とする部分にくっつく。そして、DNAを切断して変異を起こし、期待された機能が得られるということになる。
つまり、植物のゲノム編集では、ハサミの役割を果たすタンパク質の遺伝子などを導入するという技術で行われており、その時点では「遺伝子組み換え体」ということになる。ただし、クリスパー・キャスナインは切断という役目を終えたら不要になるため除去される。
その方法は交配による。ゲノム編集が成功した植物と従来の植物を交配させれば、図のように後代ではクリスパー・キャス9の遺伝子は含まず、ゲノム編集によって起きた変異だけが残るというものが4分の1の確率で出てくる。メンデルの法則である。これをしっかり選べばいいのだという。
奥崎准教授は「ゲノム編集作物を商品化する際には、クリスパー・キャス9の遺伝子が残っていないことはしっかりと調べます」と強調している。農林水産省の12月のシンポジウムでも移入したDNAが残っていないかの検査はどのように行っているのか、といった質問が出た。厚労省や農水省の担当者のよると、PCR検査やサザンハイブリダイゼーション法といった少なくとも2つの異なる方法で確認しているという。
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