CRISPR-Cas9（クリスパー・キャスナイン）は、細胞内のDNAを狙った場所で正確に切断し、遺伝子を改変できる技術です。2012年にJennifer DoudnaとEmmanuelle Charpentierによって原理が報告され、生命科学・医学・農業など幅広い分野で革命的な技術として注目されています。
CRISPR-Cas9とは何か
もともとCRISPRは、細菌や古細菌がウイルス（ファージ）から身を守るために持つ「獲得免疫システム」です。細菌は侵入してきたウイルスのDNA断片を記憶し、次に同じウイルスが侵入した際、その配列を認識してCas（CRISPR-associated）タンパク質がDNAを切断して無力化します。このシステムを人工的に応用したものがCRISPR-Cas9です。
仕組み：sgRNAとCas9によるDNA切断
CRISPR-Cas9の中心となる構成要素は次の2つです。
- Cas9酵素：DNAを切断する分子ハサミ。
- sgRNA（single guide RNA）：標的DNA配列を認識し、Cas9を誘導するガイドRNA。
sgRNAは標的DNAに結合し、PAM配列（例えばSpCas9では 5’-NGG-3’）の直前でCas9が二本鎖DNAを切断します。これにより細胞は修復機構（NHEJまたはHDR）を動員し、遺伝子に変異や特定配列の挿入が起こります。
遺伝子編集の2つのパターン
- ノックアウト（Knockout）
DNA切断後、NHEJ修復によって塩基の欠失や挿入（インデル）が生じ、遺伝子の機能が失われます。 - ノックイン（Knockin）
HDR修復を利用して、外来DNA（例えば蛍光タンパク遺伝子やタグ）を特定の位置に挿入します。
応用分野
1. 医療・治療への応用
- 血液疾患（鎌状赤血球症、βサラセミア）で臨床試験が進行中
- がん免疫療法（CAR-T細胞の遺伝子編集）
- 網膜疾患など体内での直接遺伝子編集（in vivo Gene Editing）
2. 研究分野
- 遺伝子機能解析（ノックアウトマウスや細胞株の作製）
- 遺伝子スクリーニングによる薬剤標的探索
- 疾患モデルの作製による病態解明
3. 農業・畜産
- 病害抵抗性植物や気候変動耐性作物の開発
- 筋肉量を増やした家畜、アレルゲン低減食品の開発
メリットと強み
- 高い精度と効率
- 設計が容易（sgRNAの配列を変えるだけ）
- 従来のZFNやTALENより低コストで迅速
課題と安全性
- オフターゲット効果：似た配列のDNAが誤って切断される可能性
- 倫理的問題：ヒト胚への編集、遺伝的改変の世代伝播
- 免疫反応：Cas9が細菌由来であるため、体内で免疫反応を起こす報告もあり
今後の展望
近年は改良型技術も登場しています。
- Base Editor（塩基置換編集）：DNAを切断せずに一塩基の書き換えが可能
- Prime Editing：より正確な配列挿入や置換が可能
- CRISPRa/CRISPRi：切断せずに遺伝子発現を増強・抑制する技術
これらの進化により、CRISPR技術は「治療」「再生医療」「創薬」「農業イノベーション」など多方面の未来を変える可能性を秘めています。
まとめ
CRISPR-Cas9は、sgRNAとCas9酵素を利用してDNAを狙って切断し、遺伝子を自由に改変できる技術です。生命科学を大きく変えた技術でありながら、医療応用には安全性・倫理の配慮が欠かせません。今後の進化と社会的議論の両立が、未来の使用方法を決定していくでしょう。