遺伝子組換えとは 技術 仕組み 医療応用

遺伝子組換えとは

遺伝子組換えの定義と基本原理

遺伝子組換えとは、ある生物が持つ遺伝子（DNA）の一部を他の生物の細胞に導入して、その遺伝子を発現（遺伝子の情報をもとにしてタンパク質が合成されること）させる技術です。この技術により、生き物のゲノムから遺伝子をなくしたり、別の生き物の遺伝子をゲノムに入れたりすることができます。遺伝子組換えでは、全く別の生き物の遺伝子を入れることも可能で、動物と植物の間で遺伝子を交換することもできます。maff+1​
遺伝子組換え技術は、DNAを細胞外で切断したり結合したり、あるいはDNAを細胞内に導入したりするなどして遺伝暗号を変える技術です。この技術を使えば、自然には発生しない塩基配列を持った生物（すなわちGMO：遺伝子組換え生物）を人為的に作ることができます。生き物の特徴の多くは遺伝子によって決まっているため、遺伝子組換えによって環境ストレスへの耐性や成長のコントロールなどの性質を付与できます。nies+2​
従来の品種改良では、新しく役に立つ遺伝子が簡単には生まれず、何千年、何万年という長い年月がかかる可能性がありました。しかし、遺伝子組換え技術を使えば、もともと優秀な作物の弱点を補うように遺伝子を選んで組み込むだけで、簡単に良い作物をつくることができます。bio-megane​

遺伝子組換えの技術的手法

遺伝子組換えを行うには、目的とする遺伝子を持つ生物からDNAを取り出し、その中から目的とする遺伝子を切り出します。次に、この遺伝子に、その働きを調節するDNAをつなぎます。遺伝子組換え実験には、遺伝子クローニング、遺伝子導入、遺伝子解析などが含まれ、このうち遺伝子クローニングと遺伝子導入が組換えDNA実験と呼ばれます。tuat+1​
代表的な方法として相同組換えがあります。相同組換えとは、同じDNA配列を持ったところ（相同な領域）で起こる組換えのことで、遺伝子組換えを起こさせる時は、生き物に入れたい遺伝子の前後にもともと生き物が持っているDNAの配列を入れておきます。そうすると相同な配列の間の遺伝子がゲノムの中に入りこみ、結果的に生き物が持っていなかった遺伝子を組み込むことができます。bio-megane​
植物に対してはアグロバクテリウム法という手法も用いられます。アグロバクテリウムは植物に感染する細菌で、感染すると自身にとって心地よい環境を作るために自分の遺伝子を植物に組み込み発現させます。この感染するシステムを応用して遺伝子を植物に入れることで遺伝子組換え生物を作ることができます。bio-megane​

遺伝子組換えで使用されるベクターとクローニング

遺伝子組換え技術において、ベクターは極めて重要な役割を果たします。ベクターとは、任意の遺伝子やDNA配列を導入先の細胞内で増幅・維持・導入させるために用いられる輸送器（バックボーン）として機能するDNA配列です。一般的に細胞へ遺伝情報を移入する目的は、標的細胞で導入遺伝子を単離したり、増幅（クローニング）させたり、発現させたりすることです。wikipedia​
クローニングベクターは、クローニングの目的に特化して設計されたベクターであり、一般的にクローニング用途やライブラリー作成として利用されます。一方、導入遺伝子の転写やタンパク質発現などの目的のために設計されたベクターは発現ベクターと呼ばれ、一般的に導入遺伝子の発現を促進するようにプロモーター配列を組み込むことで、挿入したDNA断片からタンパク質の翻訳を促進させています。wikipedia​
DNAの組み替えによる従来のクローニングは、ベクターとインサートDNAをそれぞれ制限酵素で処理します。処理された断片はライゲーションというプロセスで、リガーゼという酵素を用いて連結されます。制限酵素でベクタープラスミドとインサートDNAをそれぞれ切断した後、DNAリガーゼやライゲーション試薬を用いて連結させる方法は、遺伝子組換え実験の基本操作として広く用いられています。thermofisher+1​

遺伝子組換えと医療分野での応用

医療分野では、遺伝子組換え技術を用いて、植物に医薬品の成分や原料を生産させる研究や、遺伝子組換え農作物を食べることで治療効果を目指す研究・開発が進んでいます。遺伝子組換え技術を用いて製造したヒトインスリンやB型肝炎ワクチンなど、医療分野ではすでに数多く商品化されています。cbijapan+1​
遺伝子組換え製剤とは、遺伝子操作によって動物細胞または大腸菌等のDNAの一部に目的とする遺伝子を導入し、治療に必要な目的物質を分泌させて製造した製剤のことで、リコンビナント製剤とも呼ばれています。血液製剤の代替医薬品としては、血液凝固第VIII因子とインヒビター製剤の一種である血液凝固第VII因子が実用化され、市場に流通しています。これらの製剤は、有効成分を製造する過程で人の血液を使わないため、感染症のリスクが低いといわれています。mhlw​
1型糖尿病をターゲットにした遺伝子治療では、インスリン遺伝子を導入してインスリン分泌能を復活させる方法が検討されています。インスリンが絶対的に不足している1型糖尿病に対して、インスリンの体内での産生を期待してインスリン遺伝子を導入することは非常に直接的な方法です。最もよく研究されているのは肝細胞で、肝細胞はつねに高濃度のインスリンにさらされている細胞であるため、正常に近いインスリンの作用動態が期待できます。japan-iddm​

遺伝子組換えの安全性審査と規制

組換えDNA技術応用食品・食品添加物（いわゆる「遺伝子組換え食品等」）の安全性を確保するために、遺伝子組換え食品等を輸入・販売する際には、必ず安全性審査を受ける必要があります。審査を受けていない遺伝子組換え食品等や、これを原材料に用いた食品等の製造・輸入・販売は、食品衛生法に基づいて禁止されています。mhlw​
厚生労働省では、組換えDNA技術の応用による新たな有害成分が存在していないかなど、遺伝子組換え食品等の安全性について、食品安全委員会の意見を聴き、総合的に審査をしています。安全性審査で問題がない場合にのみ、遺伝子組換え食品等を製造・輸入・販売することができます。mhlw​
遺伝子組換え食品の安全性は、食品衛生法および食品安全基本法に基づいて、消費者庁と内閣府の食品安全委員会によって確認されています。申請者から提出されたデータを基に、食品安全の専門家からなる食品安全委員が、科学的に安全性を評価しています。評価の内容は一般に公開され、消費者からの情報や意見収集が行われます。最終的に消費者庁に認可された遺伝子組換え食品のみが、国内で利用されています。cbijapan​
カルタヘナ法は、遺伝子組換え生物等を使用等する際の規制措置を講じることで、生物多様性への悪影響の未然防止等を図ることを目的とした法律です。遺伝子を人為的に組み込んだ農作物（遺伝子組換え農作物）を輸入するには、事前に、その用途（食品、飼料、栽培用）ごとに関係法令に基づく安全性評価を受け、承認を得る必要があります。meti+1​

遺伝子組換えとゲノム編集技術の違い

遺伝子組換えとゲノム編集は、どちらも遺伝子を改変する技術ですが、その手法と結果には重要な違いがあります。ゲノム編集は、ゲノム上の特定の位置に特定の変異を起こすことが目的で、狙った遺伝子だけを正確に「編集」することができます。人工のDNA切断システムを利用し、突然変異を待つのではなく、変異を起こさせることができます。kaku-ichi+1​
一方、遺伝子組換えは、ある遺伝子を別の生物のゲノムに導入することで、その生物に新しい性質を与える技術です。遺伝子組換えでは、従来の品種改良のように交配を繰り返すのではなく、特定の遺伝子のみを組み込む技術を指し、その植物にとって類縁関係ではない遺伝子を組み込むこともできます。これはすなわち、自然界では発生しないことを実現できるということです。bio-sta+1​
ゲノム編集は「狙って」変異を入れることができ、ほぼ確実に、ピンポイントで狙うことができるのが大きな特徴であり、遺伝子組換えにはできない技術です。ゲノム編集食品は、もとの生物の遺伝子とは異なる外来遺伝子が残らないことが原則であり、外来遺伝子を組込み残す遺伝子組換え食品とは異なります。pref+1​
農林水産省「生物多様性と遺伝子組換え（基礎情報）」- 遺伝子組換え技術の基本原理と規制について詳しく解説
厚生労働省「遺伝子組換え食品の安全性に関する審査」- 安全性審査の手続きと基準について
農研機構「遺伝子組換え技術について」- 技術の詳細と応用例をまとめたハンドブック（PDF）

シークレットツチブタ ハバネロ ホットソース – ハバネロペッパーズ & ローストトマト、ミディアムスパイス ホットソース、バーベキューソース、非遺伝子組み換え、低糖、低炭水化物、グルテンフリー ホットソース & マリネ – 8 液量オンス 2 パック Sec