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CRISPR(クリスパー)

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CRISPRは、clustered regularly interspaced short palindromic repeatの略で、クリスパーと呼ばれる。原核生物が持つ免疫システムの一種。ウイルス(ファージ)などの外来DNAが細胞に侵入してきた際に、そのDNAを認識して分解する役割を果たす(図1)。

図1. CRISPR-Casシステムの役割。

CRISPRのメカニズム

CRISPRによる免疫システムは、(i) スペーサーの獲得、(ii) crRNAプロセシング、(iii) 干渉(DNAの分解)というステップからなる(図2)。

図2. CRISPRによる免疫応答のメカニズム。

(i) において、外来DNAを自身のゲノムに取り込むことで抗原情報を記憶し、後の感染に備えることができる(免疫記憶)。CRISPRに関連するタンパクは、CRISPR-associated proteinの略で、Casタンパクと呼ばれる。

ゲノム編集への応用:CRISPR-Cas9

2012年、ジェニファー・ダウドナ教授(UC Berkeley)とエマニュエル・シャルパンティエ教授(ウメオ大学)らにより、CRISPR-Cas9を用いたゲノム編集技術が報告された。[1] この技術では、Cas9というDNA分解酵素(エンドヌクレアーゼ)を、ガイドRNAによって目的部位に導き、標的DNAの二本鎖を切断する(図3)。切断されたDNAは、細胞が本来持つDNAの修復機構(相同組替え修復(HDR)や非相同末端結合(NHEJ)など)によって自然に修復される。修復時のエラーを利用して、標的部位に様々な変異を導入したり、外部から供給したDNAを修復時に利用させ、遺伝子の挿入を行うなど、CRISPR-Cas9技術を応用すれば様々にゲノムを編集することが可能になる。

図3. CRISPR-Cas9技術による、標的DNAの部位特異的切断。

参考文献

  1. Jinek, M.; Chylinski, K.; Fonfara, I.; Hauer, M.; Doudna, J. A.; Charpentier, E. Science 2012337, 816. DOI: 10.1126/science.1225829
  2. Hille, F.; Richter, H.; Wong, S. P.; Bratovič, M.; Ressel, S.; Charpentier, E. Cell 2018, 172, 1239 (DOI: 10.1016/j.cell.2017.11.032)

 

kanako

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アメリカの製薬企業の研究員。抗体をベースにした薬の開発を行なっている。
就職前は、アメリカの大学院にて化学のPhDを取得。専門はタンパク工学・ケミカルバイオロジー・高分子化学。

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