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== 歴史 ==
遺伝子工学は、[[1972年]]に[[ポール・バーグ]]らが[[細菌]]に感染する[[ウイルス]]のDNAを、[[サル]]に感染するウイルスのDNAに挿入することに成功したことに始まる{{sfn|ノックス|page=56}}<ref>{{cite journal|doi=10.1073/pnas.69.10.2904|last1=Jackson|title=Biochemical Method for Inserting New Genetic Information into DNA of Simian Virus 40: Circular SV40 DNA Molecules Containing Lambda Phage Genes and the Galactose Operon of Escherichia coli|first1=DA|last2=Symons|first2=RH|last3=Berg|first3=P|first8= David A. Jackson Robert H. Symons and Paul Berg|journal=PNAS|date=1 October 1972|volume=69|issue=10|pages=2904–2909|pmid=4342968|pmc=389671|bibcode=1972PNAS...69.2904J}}</ref>。その1973年に、ハーバート・ボイヤーと[[スタンリー・ノルマン・コーエン]]がこの技術を生物へ拡大にも適用する<ref>{{cite web|first1=Stanley N. |last1=Cohen |first2=Annie C. Y. |last2=Chang |url=http://www.pnas.org/content/70/5/1293.short |title=Recircularization and Autonomous Replication of a Sheared R-Factor DNA Segment in Escherichia coli Transformants — PNAS |publisher=Pnas.org |date=1 May 1973 |accessdate=2015-12-26}}</ref>。1970年台後半には、遺伝子工学によ[[インスリン]]量産が成されるまでになる。しかし、これら従来の遺伝子工学には大きな課題が2つあった。特定の遺伝子を操作する正確性の欠如と、生物種遺伝子の配列に依らない用という面での応用性の欠如である。
 
1990年台になり、DNAを特定の位置で切断できる[[タンパク質]]である[[制限酵素]]が発展するに至って、正確性の問題は解決された。応用性の欠如の方、2005年以降の各種のゲノム編集技術の登場により解決され
 
[[19872012]]8月[[石野良純]]らが[[大腸菌]]からCRISPRを既に発出す<ref name="pmid3316184">{{cite journal |author=Ishino Y, Shinagawa H, Makino K, Amemura M, Nakata A |title=Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme conversion in Escherichia coli, and identification of the gene product |journal=J Bacteriol |volume=169 |issue=12 |pages=5429–33 |year=1987 |pmid=3316184 |pmc=213968}}</ref>。命名2002年されていたCRISPRがゲノム編集も活用しう<ref name="pmid11952905">{{cite journal |doi=10.1046/j.1365-2958.2002.02839.x |author=Jansen R, Embden JD, Gaastra W, Schouls LM |title=Identification of genes that are associated with DNA repeats in prokaryotes |journal=Mol Microbiol |volume=43 |issue=6 |pages=1565–75 |year=2002 |pmid=11952905}}</ref>。2012年8月ことを、[[エマニュエル・シャルパンティエ]]と[[ジェニファー・ダウドナ]]らが、ゲノム編集にCRISPRが活用しうることを見出す{{sfn|ノックス|page=56}}<ref name="Jinek2012">{{cite journal|authors=Jinek, Martin, et al.|title=A programmable dual-RNA–guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity|journal=Science|volume=337|issue=6096|year=2012|pages=816-821|url=http://diyhpl.us/~bryan/papers2/paperbot/A%20Programmable%20Dual-RNAGuided%20DNA%20Endonuclease%20in%20Adaptive%20Bacterial%20Immunity.pdf|format=PDF|accessdate=2015-12-27|doi=10.1126/science.1225829}}</ref>。さらに彼らは、[[レンサ球菌]]のRNAを、CRIPRのガイドRNAとして活用することに成功。これにより、CRISPR/Cas9による高効率のゲノム編集が可能となる{{sfn|ノックス|pages=58-59}}。
 
2014年、[[中華人民共和国]]においてCRISPR/Cas9による世界初の遺伝子改変[[サル]]が誕生する<ref>{{cite web||title=First monkeys with customized mutations born|url=http://www.nature.com/news/first-monkeys-with-customized-mutations-born-1.14611|publisher=[[ネイチャー]]|date=2014-01-30|accessdate=2016-08-12}}</ref>。2015年、同じく中国でCRISPR/Cas9を用いた世界初の[[ヒト]][[受精卵]]の遺伝子操作が行われ、国際的に物議を醸す<ref name="wallstreet" /><ref>{{cite journal|year=2015|title=Don't edit the human germ line|journal=Nature|volume=519|issue=7544|page=410|doi=10.1038/519410a|authors=Lanphier, Edward, et al.}}</ref>。この実験を主導したJunjiu Huang(黄軍就)らが使ったのは、[[不妊]]治療目的過程で[[体外受精]]により作られた受精卵であり、全ての受精卵について、2つの[[精子]]が受精した異常なもの受精卵で、正常には発育しないため元々廃棄されるものであった。Huangらの報告では、狙った遺伝子を思い通りに書きかえられたのは86個中たった4個のまあり望んでいない書きかえ、つまりオフターゲットが起きていた受精卵もみられあった<ref>{{cite web|title=遺伝病に対する遺伝子治療の方法|url=http://jsgt.jp/INFORMATION/genome_editing.pdf|author=Ko Mitani|accessdate=2015-12-30|format=PDF}}</ref>。そのため、Huangらの論文では、技術的な改善の必要性を結論づけも記している{{sfn|山本|page=115}}。倫理的問題はともかくとして、Huangは[[Nature]]誌により2015年の10人に選ばれ<ref>{{cite web|title=Cover Story: この1年を語る10の物語:2015年の重要人物10人|url=http://www.natureasia.com/ja-jp/nature/highlights/70876|publisher=Nature Japan K.K.|date=2015-12-24|accessdate=2016-01-04}}</ref>。この研究を契機より2015年からヒト受精卵に対するゲノム編集技術の倫理的規制が新たな課題となっている<ref>{{cite web|title=ゲノム編集、受精卵も容認 米英中の科学者団体が声明|url=http://digital.asahi.com/articles/ASHD52WDZHD5UBQU005.html|author=小林哲, 竹石涼子|publisher=朝日新聞社|date=2015-12-05|accessdate=2015-12-16}}</ref>。2016年、[[中華人民共和国]]は第13次[[中国の五カ年計画|5カ年計画]]でゲノム編集を国家戦略と位置付け、同年2例目のヒト受精卵のゲノム編集も中国で行われる<ref>{{cite web |title=「ゲノム編集」で操作…中国チーム2例目|url=http://mainichi.jp/articles/20160410/k00/00m/040/039000c|publisher=毎日新聞|date=2016-04-09 |accessdate=2016-08-12}}</ref>。また同年10月には、世界初のゲノム編集の人体応用となる臨床試験<ref>{{cite web |title=「ゲノム編集」初の人体応用|url=http://www.nikkei.com/article/DGXLASGM16H3B_W6A111C1MM0000/|publisher=[[日本経済新聞]]|date=2016-11-16 |accessdate=2016-11-26}}</ref><ref>{{cite web |title=CRISPR gene-editing tested in a person for the first time|url=http://www.nature.com/news/crispr-gene-editing-tested-in-a-person-for-the-first-time-1.20988|publisher=[[ネイチャー]]|date=2016-11-15 |accessdate=2016-11-16}}</ref>、翌2017年3月には、世界初の正常なヒト受精卵へのゲノム編集<ref>{{cite web |title=正常なヒト受精卵で世界初のゲノム編集|url=http://www3.nhk.or.jp/news/html/20170310/k10010906741000.html|publisher=[[NHK]]|date=2017-03-10 |accessdate=2017-03-10}}</ref>も中国で行われる。2018年時点で中国では86人の遺伝子がCRISPR/Cas9によって改変され<ref>{{cite web |title=ゲノム編集技術「CRISPR/Cas9」を用いて中国ではすでに86人の遺伝子改変が行われたことが判明|url=https://gigazine.net/news/20180123-china-gene-edit-crispr/|publisher=[[GIGAZINE]]|date=2018-01-23 |accessdate=2018-02-07}}</ref>、同年11月26日には[[南方科技大学]]の{{仮リンク|賀建奎|en|He Jiankui}}副教授が、世界初の[[デザイナーベビー]]「{{仮リンク|露露と娜娜|en|Lulu and Nana}}」としてゲノム編集によって[[後天性免疫不全症候群]](AIDS)に耐性を持たせた双子の女児の出産を発表して世界的な波紋を呼んだ<ref>{{cite web |title=特報:世界初「遺伝子編集ベビー」が 中国で誕生、その舞台裏|url=https://www.technologyreview.jp/s/114590/exclusive-chinese-scientists-are-creating-crispr-babies/|publisher=MIT Tech Review|date=2018-11-28 |accessdate=2018-11-29}}</ref><ref>{{cite web |title=Chinese scientist claims world's first gene-edited babies, amid denial from hospital and international outcry|url=https://edition.cnn.com/2018/11/26/health/china-crispr-gene-editing-twin-babies-first-intl/index.html|publisher=[[CNN]]|date=2018-11-26 |accessdate=2018-11-27}}</ref>。
 
2016年、中国政府は第13次[[中国の五カ年計画|5カ年計画]]でゲノム編集を国家戦略と位置付け、同年2例目のヒト受精卵のゲノム編集も中国で行われる<ref>{{cite web |title=「ゲノム編集」で操作…中国チーム2例目|url=http://mainichi.jp/articles/20160410/k00/00m/040/039000c|publisher=毎日新聞|date=2016-04-09 |accessdate=2016-08-12}}</ref>。また10月には、世界初のゲノム編集の臨床試験<ref>{{cite web |title=「ゲノム編集」初の人体応用|url=http://www.nikkei.com/article/DGXLASGM16H3B_W6A111C1MM0000/|publisher=[[日本経済新聞]]|date=2016-11-16 |accessdate=2016-11-26}}</ref><ref>{{cite web |title=CRISPR gene-editing tested in a person for the first time|url=http://www.nature.com/news/crispr-gene-editing-tested-in-a-person-for-the-first-time-1.20988|publisher=[[ネイチャー]]|date=2016-11-15 |accessdate=2016-11-16}}</ref>、翌2017年3月には、世界初の“正常な”ヒト受精卵へのゲノム編集<ref>{{cite web |title=正常なヒト受精卵で世界初のゲノム編集|url=http://www3.nhk.or.jp/news/html/20170310/k10010906741000.html|publisher=[[NHK]]|date=2017-03-10 |accessdate=2017-03-10}}</ref>も中国で行われる。2018年時点で中国では86人の遺伝子がCRISPR/Cas9によって改変される<ref>{{cite web |title=ゲノム編集技術「CRISPR/Cas9」を用いて中国ではすでに86人の遺伝子改変が行われたことが判明|url=https://gigazine.net/news/20180123-china-gene-edit-crispr/|publisher=[[GIGAZINE]]|date=2018-01-23 |accessdate=2018-02-07}}</ref>。同年11月26日には[[南方科技大学]]の{{仮リンク|賀建奎|en|He Jiankui}}副教授が、ゲノム編集した双子の女児「{{仮リンク|露露と娜娜|en|Lulu and Nana}}」の誕生を発表する。ゲノム編集は[[後天性免疫不全症候群]](AIDS)に耐性を持たせるためだと主張されたが、世界的な波紋を呼んだ<ref>{{cite web |title=特報:世界初「遺伝子編集ベビー」が 中国で誕生、その舞台裏|url=https://www.technologyreview.jp/s/114590/exclusive-chinese-scientists-are-creating-crispr-babies/|publisher=MIT Tech Review|date=2018-11-28 |accessdate=2018-11-29}}</ref><ref>{{cite web |title=Chinese scientist claims world's first gene-edited babies, amid denial from hospital and international outcry|url=https://edition.cnn.com/2018/11/26/health/china-crispr-gene-editing-twin-babies-first-intl/index.html|publisher=[[CNN]]|date=2018-11-26 |accessdate=2018-11-27}}</ref>。
 
== 各ヌクレアーゼについて ==
 
=== CRISPR/Cas9 ===
[[原核生物]]において発見された獲得[[免疫]]機構をCRISPR/Casシステムという。このシステムのうち、{{仮リンク|Cas9|en|Cas9}}と呼ばれるヌクレアーゼと、標的となるDNA配列へ導くガイド[[リボ核酸|RNA]]とを利用し、DNAの改変に応用した技術をCRISPR/Cas9という。
 
ZNF、TALENが各々一つのタンパク質であるのに対して、CRISPR/Cas9では、ガイドRNAとCas9という2つの別々の分子で構成される。DNAの標的部位と相補的な配列をガイドRNAに用意するので、ガイドRNAは標的部位に特異的に結合できる。そうするとガイドRNAとDNAを覆うようにCas9タンパク質が結合して、DNAを切断する。Cas9自体は使い回しができて、標的部位によってガイドRNAだけを作成すれば済むため、多重化が容易である{{sfn|山本|page=127}}。