実験医学:ゲノム編集法の新常識!CRISPR/Casが生命科学を加速する
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実験医学 2014年7月号 Vol.32 No.11

ゲノム編集法の新常識!CRISPR/Casが生命科学を加速する

  • 畑田出穂/企画
  • 定価 2,000円+税
  • 2014年06月発行
  • B5判
  • 137ページ
  • ISBN 978-4-7581-0129-5
  • 販売状況: 注文可能(在庫なし,電子版あり)
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生命科学・医学の研究スタイルを一辺させる注目のゲノム編集法をいち早く特集!他の方法との比較,オフターゲット効果,実際のプロトコールなど,第一線の研究者による最新のアップデートを掲載.

《企画者のことば》

近年,次世代型の遺伝子改変技術として「ゲノム編集」が注目を集めている.そのようななか2013年春,CRISPR/Casという①迅速・簡便に,②複数の遺伝子を同時にノックアウトできるゲノム編集技術が開発された.この技術を用いると複数の遺伝子が破壊されたノックアウトマウスが最短1カ月で作製できる.そのためTALENなど従来のゲノム編集技術と比較しメリットの多い技術として,発表後1年にも満たないうちに爆発的な広がりをみせている.まさに,あらゆるモデル生物を酵母のように扱った遺伝学が可能な時代が到来したと言えよう.本特集では,最先端のノウハウをお持ちの先生方のご協力のもと,このような現状と展望についてご執筆いただいた.

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目次

特集

ゲノム編集法の新常識!CRISPR/Casが生命科学を加速する
企画/畑田出穂
概論─医学・生物学の研究スタイルがかわる!【畑田出穂】
近年,次世代型の遺伝子改変技術として「ゲノム編集」が注目を集めている.そのようななか2013年春,CRISPR/Casという①迅速・簡便に,②複数の遺伝子を同時にノックアウトできるゲノム編集技術が開発された.この技術を用いると複数の遺伝子が破壊されたノックアウトマウスが最短1カ月で作製できる.そのためTALENなど従来のゲノム編集技術と比較しメリットの多い技術として,発表後1年にも満たないうちに爆発的な広がりをみせている.まさに,あらゆるモデル生物を酵母のように扱った遺伝学が可能な時代が到来したと言えよう.本特集では,最先端のノウハウをお持ちの先生方のご協力のもと,このような現状と展望についてご執筆いただいた.
CRISPR/Casシステムにおける標的認識とオフターゲット効果【日野公洋/内藤雄樹/坊農秀雅/程 久美子】
CRISPR/Casシステムによるゲノム編集法は,任意の遺伝子をゲノムレベルで改変する画期的な手法である.ガイドRNA—標的DNA間の塩基対形成と,PAMとよばれる特殊な塩基配列の制限により,CRISPR/Casシステムによる標的認識機構は特異性の高い機構と考えられてきたが,最近になって,非特異的なDNA切断 (オフターゲット効果) が起こることが明らかになってきた.本稿では,これまでに明らかにされたCRISPR/Casシステムによる標的部位の認識機構について概説するとともに,オフターゲット効果の報告例と,それを回避する手法について紹介する
多能性幹細胞のCRISPR/Casゲノム編集がもたらす可能性【堀居拓郎/畑田出穂】
CRISPR/Cas法によりES細胞をはじめとする多能性幹細胞の高効率ゲノム編集が可能となった.両アレルが破壊されたノックアウト (KO) 細胞株が簡単に得られることにより,表現型解析や遺伝子スクリーニングの研究は大きく進展するだろう.特にゲノムセットを1つしかもたない半数体ES細胞を用いることで,従来法ではほとんど不可能であった複数遺伝子の同時KO株を効率よく得られるようになった.こうして樹立されたKO細胞やKO細胞ライブラリーはヒト疾患の原因遺伝子の同定や治療にも役立つと考えられる.
マウスのゲノム編集がもたらす可能性【藤原祥高/伊川正人】
CRISPR/Casシステムによる哺乳類ゲノムの遺伝子改変が,これまで知られているゲノム編集ツール (メガヌクレアーゼ,ZFN,TALENなど) を凌ぐ勢いで広まりつつある.デザインやプラスミド作製の手軽さに加えて,ゲノム編集のバリエーションがこのシステム最大の特徴である.本稿では,それらを交えてCRISPR/Casシステムを使った遺伝子改変マウスの作製とその応用について紹介する.
ラットにおけるゲノム編集技術革命【吉見一人/金子武人/真下知士】
ZFN,TALEN,CRISPR/Casといったゲノム編集技術の登場により,遺伝子改変動物を自由に作製することが可能になった.われわれは,実験用ラットを対象に,CRISPR/Casを用いることで,ノックアウトラットの作製に成功した.また,sgRNAの認識配列特異性を利用して,遺伝子の片側アリルだけを改変するアレル特異的ゲノム編集を行った.さらに,一本鎖オリゴヌクレオチドを用いて,一塩基置換,数十塩基挿入,数kb欠失といったさまざまなノックインラットの作製にも成功した.CRISPR/Casはマウス,ラットだけでなく,ウサギ,ブタ,サルなどの中大動物においても,ゲノム編集革命をひき起こす.
ゼブラフィッシュにおけるゲノム編集と生命科学への応用【太田 聡/川原敦雄】
モデル脊椎動物であるゼブラフィッシュは,われわれ哺乳類と形態形成過程が非常によく保存されている.ゼブラフィッシュは,未だ胚性幹細胞が樹立されておらず,目的の遺伝子を破壊しその表現型を調べる逆遺伝学的解析が困難な状況であった.近年開発されたゲノム編集技術 (TALENとCRISPR/Cas) をゼブラフィッシュへ応用することにより,受精卵において直接ゲノムを改変することが可能となり,簡単に遺伝子改変ゼブラフィッシュを作製できるようになってきた.本稿では,ゼブラフィッシュにおけるゲノム編集技術の現状とその生命科学研究への有用性を紹介する.
CRISPR/Casを用いた遺伝子治療への展望【李 紅梅/堀田秋津】
日々革新を続けるゲノム編集技術にCRISPR/Casシステムが登場して1年半あまり.急速に普及が進むCRISPR/Casシステムを,遺伝子治療へ応用する期待はますます高まっている.これまでの遺伝子導入ベクターで正常遺伝子を補完するだけの遺伝子治療法では対処できなかったさまざまな遺伝子疾患を修復できる可能性を秘めており,さまざまなゲノム編集技術を最近の報告を絡めて紹介する.現状のCRISPR/Casシステムの問題点を整理しつつ,今後の技術開発の展望と,遺伝子治療へ応用する際のポイントを概説する.
CRISPR/Casのゲノム編集以外への応用【藤田敏次/藤井穂高】
CRISPR/Casの登場により,ノックアウトやジーンターゲティングといったゲノム編集を簡便に行うことが可能となった.また,Cas9のヌクレアーゼ活性を欠損させた変異体 (dCas9) とガイドRNA (sgRNA) を用い,転写制御分子や蛍光分子などを融合させることで,遺伝子座特異的な転写調節やイメージングにも応用できる.さらに,タグ付きdCas9とsgRNAを遺伝子座特異的なゲノム単離技術に利用することにより,遺伝子座特異的ゲノム結合分子の同定も可能である.本稿では,従来のゲノム編集法以外のCRISPR/Casの利用法について紹介する.
[技術解説]CRISPR/Casによるゲノム編集の実際【堀居拓郎/荒井勇二/畑田出穂】

トピックス

カレントトピックス
ビッグデータ解析による新しいゲノム創薬手法の開発【岡田随象】
不完全な初期化によるエピゲノム発がん【大西紘太郎/蝉 克憲/山田泰広】
オレキシン産生神経細胞は2つの異なる神経経路でナルコレプシーを抑制する【長谷川恵美/三枝理博】
タイミングと場所が遊走のキモ【Feng-Chiao Tsai/関 亜希子】

連載

生命に魅せられた研究者たちのマイルストーン
【最終回】IP3受容体の発見とその生理学的意義【御子柴克彦】
挑戦する人
CGでサイエンスと医学の世界を拡げる!【瀬尾拡史】
クローズアップ実験法
Clinical Genomicsを目指した半導体NGSによるがんゲノム解析【丸 喜明/佐々木泰史/中村友紀/横井左奈/大平美紀/時野隆至/永瀬浩喜】
Dr.キタノのシステムバイオロジー塾
第5講 役立つモデルをつくるのに必要なこと【北野宏明】
補講 CellDesignerによるモデル構築とシミュレーション【松岡由希子/藤田一広/Samik Ghosh】
私のメンター 〜受け継がれる研究の心〜
Thomas Cremer ─105年前の 「染色体テリトリー」 を現代へ紡ぐFISH法の創始者【田辺秀之】
ラボレポート ─留学編─
研究には洗練された仮説を,人生には予期せぬ経験を ─Max Delbrück Center for Molecular Medicine【保田朋波流】
Opinion ─研究の現場から
指導教員が異動! さぁどうする?【白井福寿/豊田 優】

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