『クリスパー：遺伝子編集の衝撃』（2017年）は、生物の遺伝子を改変する新技術「CRISPR（クリスパー）」について知るべきすべてを解説する一冊です。遺伝子編集の科学的な詳細だけでなく、医学的・倫理的な意味合いについても論じています。
この要約で学べること：遺伝子編集の驚異と恐怖の世界へ
遺伝子疾患やHIV、さらにはガンさえも、DNAから「編集」して取り除くことで治療できる世界を想像してみてください。一見すると空想めいたこのアイデアは、遺伝子編集の驚異がいつか実現してくれるかもしれない一例です。しかも、これはSF映画だけの遠い話ではありません。私たちは幸運にも、これが標準的な医療行為になる時代に生きられるかもしれません。しかし、核爆弾と同じく、テクノロジーの驚異的な飛躍には暗い側面もつきものです。
なぜ病気の治療だけにとどめるのでしょう？ 遺伝子編集を使えば、筋肉の発達や知能の向上など、改良された遺伝子をカタログから選んで「デザイナーベビー」を作ることだってできてしまいます。もちろん、これは無数の倫理的問題を提起し、人類として慎重に進む前に解決しなければなりません。この要約では、次のことがわかります
- CRISPRとは何か、そしてなぜ医学の未来を変えるのか
- 遺伝子編集がどのように食料供給を救うのか
- なぜ著者の一人が「デザイナーベビー」のスタートアップからの誘いを断ったのか
遺伝子の改変は自然にも起こりうる
数十億年にわたり、地球上の生命はランダムな遺伝的変異を通じて進化し、華麗な生物多様性を花開かせてきました。このプロセスは長らくダーウィンの進化論で説明されてきましたが、今日の科学者たちはこれまでの常識を覆そうとしています。実際、生物学の新たな習熟の時代が幕を開けようとしており、著者はその中心人物です。彼女は、進化を経ることなく遺伝情報を理性的かつ意図的に改変する研究に決定的な貢献をしました。まず理解すべきは、遺伝子コードの改変は思ったほど不自然なことではなく、自然界でも「遺伝子編集」が起こるケースがあるということです。
例えば、2013年、米国国立衛生研究所（NIH）の科学者たちは、ある患者に首をかしげました。キムさんはWHIM症候群という奇妙な遺伝性疾患に苦しんでいたのです。WHIMは、ヒトDNAのたった一文字の「スペルミス」によって引き起こされる、痛みを伴い死に至ることもある免疫不全症です。キムさんは1960年代にWHIMと診断されましたが、2013年に再び調べてみると、奇跡的に症状が消えていました。研究者がキムさんの血液細胞を詳しく調べたところ、彼女の染色体の1本で、なんと3500万文字ものDNAが欠落し、残りのDNAも完全に乱れていることが判明しました。唯一の結論は、キムさんの体内のある細胞で「染色体破砕（クロモスリプシス）」と呼ばれる天変地異が起こり、染色体が突然爆発して遺伝子が再配置されたということでした。この破壊と再構築の連鎖が、彼女の病気を引き起こしていた遺伝子コードのスペルミスを消し去り、症状の完全な消失をもたらしたのです。
言い換えれば、自然が偶然かつ無意識にキムさんのゲノムを「編集」し、彼女の健康に大きな恩恵をもたらしたのです。しかし、こうした編集が、ありえないまぐれや自然の気まぐれに頼らずに行えたらどうでしょう？ 遺伝子のスペルミスが引き起こす壊滅的な結果を覆し、修正して遺伝性疾患を治療できるとしたら？ まさにこうした問いが、次の章で詳しく見るように、長年にわたる科学的探求のテーマとなってきたのです。
DNAの意図的な改変は、ある遺伝学的発見まで実用的ではなかった
遺伝子編集の生物学的な詳細に真っ先に飛び込む前に、科学用語を簡単におさらいしておきましょう。まず「ゲノム」とは、細胞内に含まれる遺伝情報の完全なセットを指します。ゲノムは身長や肌の色、病気へのかかりやすさといった身体的特徴を決定します。ゲノムそのものはデオキシリボ核酸、一般に「DNA」として知られる分子で構成され、次の4つの化学グループから成り立っています。「アデニン（A）」、「グアニン（G）」、「シトシン（C）」、「チミン（T）」です。
この意味で、A、G、C、Tは遺伝言語の4文字と言えます。ヒトゲノムは「染色体」と呼ばれるDNAのまとまりに分かれており、染色体の中にはさらに「遺伝子」と呼ばれる、特定の体の機能を担うDNA領域が含まれています。さて、生物学の授業はここまでにして、遺伝子編集と、遺伝子コードを改変する方法を探し求めた長い道のりに戻りましょう。すべては、科学者たちがウイルスが細胞に自分のDNAを挿入できることを観察したことから始まりました。さらに驚くべきことに、ウイルスは自分のゲノムを細菌の染色体に織り込むことさえできるのです。
この基本的な観察から、遺伝子編集は1980年代に最初の突破口を開きました。研究者のマリオ・カペッキとオリバー・スミシーズは、「相同組換え」と呼ばれるプロセスによって、欠陥のある遺伝子を健康な遺伝子で上書きすることに成功したのです。残念ながら、この技術には治療上の実用性がありませんでした。100回に1回しか成功しなかったからです。1990年代から2000年代にかけても他の手法が開拓されましたが、どれも極めて複雑で臨床応用には非実用的でした。ところが、研究者たちが細菌のDNAの一領域に気づき、それを「CRISPR（クリスパー）」――「規則的に間隔をあけて点在する短い回文配列の繰り返し」の略――と名付けたことで状況が一変します。平たく言えば、DNAが一定の間隔で正確に繰り返されているということです。この発見が、現実世界で使えるほどシンプルで効果的な技術の開発へとつながったのです。
CRISPRの研究がDNA切断マシンの発見への道を開いた
ここまでで、CRISPRがシンプルで効果的な遺伝子編集の鍵だということがわかりました。では、CRISPRとはいったい何なのでしょうか？ 簡単に言うと、遺伝子配列の正確な繰り返しを特徴とする細菌DNAの領域です。これらの繰り返しの間には「スペーサー配列」と呼ばれる同じような長さのDNAが挟まっています。CRISPRは細菌のDNAにはごく普通に見られ、面白いことに、こうした遺伝的な特異性がこれほど高頻度で現れる場合、たいていは自然が重要な役割を与えているものです。
2000年代半ば、科学者たちはその役割の解明に近づきました。スペーサー配列が、細菌に感染するウイルスのDNAと完全に一致することに気づいたのです。すぐに、CRISPRのDNAがウイルスと戦う細菌の免疫システムの中核を担っていることが判明しました。細菌の中でCRISPRは、過去のウイルスの記憶をスペーサー配列として保存する、分子レベルの「ワクチン接種カード」のような役割を果たし、将来の感染時にウイルスを認識して破壊できるようにします。そのためにCRISPRは、ウイルスDNAを切断する3つの必須コンポーネントに依存しています。まず「CRISPR関連遺伝子（Cas遺伝子）」です。
これらの遺伝子はCRISPR DNAに隣接する領域に存在します。その中でも最も重要なのが「Cas9遺伝子」で、侵入したDNAを切断して無効化する特殊なタンパク質を作り出します。次に「CRISPR RNA」です。一般に「RNA（リボ核酸）」はDNAのいとこのようなもので、DNAから作られますが、チミン（T）がウラシル（U）に置き換わるだけです。CRISPR RNAは、切断が必要な場所へCas9タンパク質を導く、細胞内のメッセンジャーのような存在です。そして最後に、「tracrRNA」がアシスタントとして切断プロセスの活性化を助けます。これらの発見を終えた研究者たちは、当然の次の疑問を抱きました。CRISPRが細菌のウイルスDNA切断を助けるなら、研究室で他のDNAを狙って切断するために使えるのではないか、と。
CRISPRを用いて、著者は安価で簡単な遺伝子編集法を発見し、さらなる研究の弾みとなった
CRISPR切断マシンについては理解できましたが、専門的な概念や用語が多くあります。そこで簡単におさらいしましょう。CRISPR DNAの断片があると、この遺伝子配列に結びついたCRISPR RNAが、Cas9遺伝子が作る切断タンパク質を、元のCRISPR DNAのスペーサー配列と完全に一致する外来DNAの場所へ導きます。するとCas9タンパク質が一致した部分を切り取り、仕事を終えるとガイドRNAに連れられて離れます。
その後、体の自然な修復機能によって、切断されたDNAが自己修復を始めようとします。しかし、科学者たちは、その修復が起こる前のごく短い時間に、別のDNA断片をその隙間に挿入できます。こうしてCRISPRは遺伝子編集ツールとして利用でき、著者はその方法を初めて実証しました。2012年にエマニュエル・シャルパンティエとの共著で『サイエンス』誌に発表した画期的な論文で、著者はCRISPR遺伝子編集法をこの目的に応用できることを示しました。論文では、2人はクラゲのDNAを特定の意図した場所で切り分けました。これだけでもこの分野における大きな突破口でしたが、CRISPR法をさらに驚異的なものにしたのは、それが驚くほど安価で使いやすい点でした。
結果として、この方法は科学界で瞬く間に注目を集め、すぐにさらなる研究を促しました。例えば2013年、ハーバード大学のキラン・ムスヌール教授は、鎌状赤血球貧血の患者のDNAにこの方法を適用しました。この疾患は赤血球が体中に酸素を運ぶのを困難にする病気で、ベータグロビン遺伝子の一文字の変異によって引き起こされます。ムスヌール教授はCRISPR法を用いることで、研究室でそのスペルミスを修正することに成功しました。当然ながら、こうした「神の領域」を操る力は医療を一変させる可能性を秘めており、CRISPRは遺伝子研究で最も価値のあるツールへと瞬く間に躍り出たのです。
遺伝子編集は農業だけでも数多くの実用的応用がある
CRISPR遺伝子編集法は、広大な新世界の可能性を切り開きました。ヒトゲノムを制御できるという展望は、遺伝子工学における人間の想像力の限界を打ち破ったのです。では、科学者は羊毛マンモスやユニコーンを簡単に作れるようになるのでしょうか？ 驚くかもしれませんが、そうしたアイデアも著名な遺伝子研究者の頭をよぎることはあります。しかし、明らかにこのプロセスにはもっと実用的な応用があるのです。その一つが農業で、この遺伝子編集ツールは、収穫量の向上や、より丈夫な作物、より健康的な食品の生産に利用できます。
例えば、CRISPRは、中国語で「黄龍病（ファンロンビン）」と呼ばれる細菌性の植物病から柑橘類産業を救えるかもしれません。この感染症はアジアの農園を壊滅させ、今やフロリダやカリフォルニアの果樹園を脅かしています。CRISPRは食品をより健康的にすることもできます。人類は毎年数百万トンの大豆油を生産・消費していますが、この油にはコレステロール上昇や心臓病と関連するトランス脂肪が不健康なレベルで含まれています。CRISPRを使って大豆の遺伝子を改変すれば、この身近な食品に含まれる不健康な脂肪酸を減らせるのです。さらに、それは植物だけにとどまりません。遺伝子編集は家畜にも応用できる多くの方法があります。
カナダの研究者はすでに「エンビロピッグ」と呼ばれる遺伝子組み換えの雌豚を作り出しました。これは大腸菌（E. coli）由来の遺伝子を組み込んで消化を改善し、糞尿に含まれるリンの量を75％削減したものです。リンを多く含む糞尿はしばしば小川や河川に流れ込み、藻類の異常発生を引き起こして水生生物を死滅させるため、これは重要な進展です。牛もまた、こうした遺伝子操作の応用候補です。牛の角はしばしば除去され、動物に大きな痛みとストレスを与えますが、そもそも角が生えない牛をデザインすれば、このトラウマはすべて回避できます。
CRISPR遺伝子編集は医療の新たな可能性の世界を切り開くかもしれない
ヒトには、たった一つの遺伝子の変異によって引き起こされる遺伝性疾患が7,000以上もあるのをご存じですか？ 衝撃的な統計ですが、幸いなことにCRISPRを使ってこれらの多くに対する治療法を見つけられます。実際、安価で使いやすい遺伝子編集ツールを手にしたことで、正確な遺伝子治療が台頭し、医学の新時代を告げる日も近いかもしれません。HIV（ヒト免疫不全ウイルス）を例にとりましょう。
この性感染症が世界中で何百万人もの人々を苦しめていることは、ほとんどの人が知っています。しかし、HIVに対して自然な耐性を持つ少数の幸運な人々がいることはご存じないかもしれません。この耐性は、特定のタンパク質の設計図であるCCR5遺伝子の変異によるものです。現在の研究は、CRISPRを使って非耐性者のCCR5遺伝子を編集することで、HIV感染そのものを予防できる可能性を強く示しています。あるいは、デュシェンヌ型筋ジストロフィー（DMD）と呼ばれる致命的な筋変性疾患を考えてみましょう。DMDは、男児の出生3,600人に1人が遺伝する遺伝性疾患です。
この疾患の患者は重度の筋変性を経験し、10歳までに車椅子生活になることも少なくありません。この病気もまた、一つの遺伝子――いわゆるDMD遺伝子――の変異によって引き起こされます。マウスを用いた最近の研究でも、CRISPRが治療法の発見に役立つ可能性が示されています。そして最後に、ガン研究もCRISPR遺伝子編集によってもたらされる機会により飛躍的に前進するかもしれません。結局のところ、ガンはDNAの変異によって起こり、その一部は遺伝し、一部は喫煙のような習慣によって獲得されます。そうした変異を取り除くことで、CRISPRは新たな治療法を提供したり、ガンを未然に防いだりできるかもしれません。
このように、遺伝子編集には数多くの恩恵があることは明らかです。しかし、私たちの遺伝子、ひいては進化を完全に制御できるということは、決して単純な話ではありません。この突破口には大きなリスクも伴い、それを次の章で探ります。
遺伝子編集は倫理的問題を提起し、慎重な議論を要する
著者と彼女の同僚が画期的な発見をしてからわずか2年後の2014年、CRISPRへの世間の熱狂は高まっていました。同じ頃、新進気鋭の起業家が、当時著者の博士課程の学生だった共著者のサミュエル・スタンバーグに、カップルに最初の「CRISPRベビー」を提供するスタートアップに参加しないかと持ちかけました。スタンバーグはこの提案を断りましたが、それでも深刻な疑問が投げかけられました。遺伝子編集はあまりにも簡単で身近になりすぎたのではないか、と。
このテクノロジーの発展に伴い、どのような倫理的問題が差し迫っているのでしょうか。CRISPRを用いた遺伝子編集は、遺伝性疾患を予防することで多くの善をもたらすことができるのは間違いありません。しかし、「デザイナーベビー」を提供することはどうでしょう？ 遺伝子編集を使って赤ちゃんの性別を選んだり、発達した筋肉などの望ましい特性に関連する遺伝子を組み込んだりすることの倫理的側面は？ 当然ながら、著者はCRISPRの乱用を懸念していました。実際、その恐れはあまりに強くなり、アドルフ・ヒトラーが夢に出てきてCRISPRの詳細を尋ね、もしこの大量殺人者が彼女の発見を利用して遺伝子的に選別されたアーリア人種を綿密に作り出していたらどうなっていたか、という考えを呼び起こしたほどです。
つまるところ、こうした難しい問いに対処すべきものは数多くあり、その唯一の解決策は遺伝子編集についての開かれた議論です。それこそが、著者とこの分野の他数名の専門家が2015年に白書を発表し、科学界と社会全体に向けて遺伝子編集の倫理的意味合いを議論した目的でした。この論文は具体的には、生殖の際に遺伝情報を受け渡す「生殖細胞系列」におけるヒト遺伝子編集に焦点を当てていました。そして、関連する社会的・倫理的・哲学的ジレンマについて徹底的な議論が行われるまで、この研究を控えるよう科学界に促しました。要するに、CRISPRをどう使うかについての決定は社会全体で下されるべきであり、その決定を下すためには、まず人々がこの問題について教育される必要があるのです。
遺伝子編集の未来はいくつかの検討事項にかかっている
このように、遺伝子編集を前に進める前に考えなければならないことは山ほどあり、現時点でもいくつかの対立する意見があります。例えば、バラク・オバマ政権の指示に従い、米国国立衛生研究所（NIH）がヒト胚の遺伝子編集を含むすべての研究の一時停止を求めた一方で、そうした研究を積極的に推進すべきだと主張する人々もいます。複雑な状況ですが、著者にとって、ヒト遺伝子編集を追求すべきかどうかの決断を下す前に考慮すべき3つの大まかなテーマがあります。「安全性」、「倫理」、「規制」です。最初の安全性について、著者は、遅かれ早かれ生殖細胞系列編集は臨床応用できるほど安全になると考えています。
結局のところ、ヒトの体は毎秒約100万回の自然な遺伝子変異を経験しており、たとえCRISPRが病気の原因となる遺伝子を排除する際に意図しない変異を生み出したとしても、総合的な利益が危険性を上回る可能性が高いでしょう。次に倫理的側面です。これは重要です。なぜなら、病気の原因となる変異を安全に修正するツールがあるなら、それを使うべきだという強い主張が生まれるからです。しかし、人々の健康を改善することと、知能や運動能力、美しさといった遺伝的「強化」を生み出すことの間には、微妙で危険な境界線があります。後者の方向に舵を切れば、生殖細胞系列編集の恩恵をより多く受けられるのは、それを買える富裕層だけになってしまうでしょう。とはいえ、そうしたもっともな反対意見によって、生殖細胞系列編集が全面的に禁止されるべきではありません。
最後に、規制面の考慮事項です。政府は社会を代表する責務を負っている以上、ヒト生殖細胞系列の改変に用いられる手法を監督する役割を果たさなければなりません。理想的には、そうした政策がどのように書かれ、適用されるかについて世界的な合意がなされるべきです。幸いなことに、すでにその方向への一歩が踏み出されています。一例が、2015年の「国際ヒト遺伝子編集サミット」で、政治家と科学者が一堂に会しました。こうしたイベントは間違いなく今後ますます一般的になり、こうした重要な対話を展開するために必要な場を作り出していくでしょう。
まとめ
科学者たちは自然にヒントを得て、CRISPRと呼ばれるプロセスを通じてヒトゲノムを編集できることを学びました。しかし、それを実際に「編集すべきか」どうかはまったく別の話です。私たちは大規模な遺伝子介入が可能な医学の段階に到達しており、この能力がもたらす意味について、今こそ慎重に考えなければなりません。
