CRISPRの力：遺伝子編集

要約

特にCRISPRなどの遺伝子編集ツールは、医療および農業界を革命化し、科学者が驚くほど簡単かつ正確に生物の基本的な特徴を変えることを可能にしました。CRISPRは、侵入するウイルスDNA配列の化学的なスナップショットをキャプチャし、それらをCRISPR領域に取り込む、細菌の免疫システムとして生まれたRNAガイド分子は、分子用のはさみです。科学者たちはこのウイルスの免疫システムをハイジャックして、ほぼどんな生物のDNAにもターゲットを絞った正確な遺伝子編集ツールを開発しました。彼らは編集したい遺伝子に合わせたガイドRNAを使用し、それをCRISPRに取り付けてDNAを切断します。別のシーケンステンプレートで新しいDNAを導入することで、修復プロセスを誘導し、欠陥のある遺伝子を修正したり、新しい遺伝子を挿入したりすることができます。CRISPRには制限や倫理的問題があることに注意が必要です。

目次

  • CRISPRの細菌免疫システムとしての起源
  • CRISPRのメカニズム
  • CRISPRをハイジャックして遺伝子編集する
  • CRISPRによるDNAエラーの修復
  • CRISPRの潜在的な応用
  • CRISPRの制限と倫理的問題

はじめに

地球上のすべての生物は、そのDNAによって定義されます。DNAは生物の各特性の指示書として機能します。最近の遺伝子編集ツールの進歩により、CRISPRなどを使用して、干ばつに耐性のある植物作物、茶色くならないリンゴ、感染症の拡大を防ぐことができます。CRISPRは、細菌の免疫システムとして生まれた最速で、最も簡単で、最も安価な遺伝子編集ツールです。

Q&A

1. CRISPRの起源は何ですか？
CRISPRは、単細胞の細菌と古細菌を長年にわたって侵入するウイルスから防御する自然発生的な細菌の免疫システムとして生まれました。このシステムは、クラスター化された定期的に間隔を空けた短いDNA配列のスニペット（CRISPR）とCRISPR関連タンパク質（Cas）を使用し、分子用のはさみのようにウイルスDNAを切り刻みます。Casは、ウイルスDNAのセグメントを特定して切り出し、バクテリウムのCRISPR領域に縫い付け、感染の化学的なスナップショットをキャプチャします。その後、ウイルスコードはRNAの短い断片にコピーされ、細胞内で多くの役割を果たすRNAに結合します。

2. CRISPRはどのように遺伝子編集ツールとして機能しますか？
科学者たちは、CRISPRをウイルスDNAだけでなく、ほぼどんな生物のDNAにもターゲットを絞るためにハイジャックしています。編集したい遺伝子に合わせたガイドRNAを設計し、それをCasに取り付けます。CRISPR免疫システムのウイルスRNAのように、ガイドRNAはCas9を対象遺伝子に誘導し、分子用のはさみのタンパク質がDNAを切断します。このメカニズムにより、科学者はほぼどんな遺伝子でも編集できます。DNAが切断されると、細胞は修復を試みます。核酸が切断された端を切り取り、結合するタンパク質はヌクレアーゼと呼ばれ、これは非相同末端結合と呼ばれます。ただし、このタイプの修復メカニズムは誤りが発生しやすく、余分な塩基や欠落した塩基が生じる可能性があります。

3. 遺伝子編集の修復プロセスをどのように改善できますか？
CRISPRカクテルに別のシーケンステンプレートのDNAを追加することで、細胞内のタンパク質は相同方向の修復と呼ばれる異なるDNA修復プロセスを実行できます。このテンプレートDNAは、欠陥のある遺伝子を修復したり、完全に新しい遺伝子を挿入したりするための設計図として使用され

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