遺伝子組み換え連載講座　８

遺伝子組み換え連載講座　８
遺伝的組み換え技術

前川隆文

　これまで７回にわたって、生物の仕組みをとても簡単に説明してきたつもりです。しかしつたない文章のせいで「わかりにくい」「それどころかさっぱりいやわからない」ということですでに読むのをやめている方もいるかもしれませんが、いよいよ本題の遺伝子組み換え技術の説明にはいります。

　遺伝子組み換えの技術は、その名が示すように、特定のＤＮＡ断片を切ったり繋いだりして、目的とするＤＮＡ配列を作成する方法です。そのためには、当然ＤＮＡを切ったり繋いだりすることが必要になるわけです。ＤＮＡは化学物質ですのでそれを操作するのは生体内の化学反応ですが、この反応をつかさどるのが講座の３回目に説明したタンパク質である‘酵素’と呼ばれるものです。遺伝子組み換え技術の発展は、ＤＮＡ操作に関連する酵素群の発見と密接に関連しています。

　遺伝子の構造が発見されたのが1953年、ＤＮＡ合成酵素の発見が1956年、ＤＮＡ連結酵素の発見が1967年、ＤＮＡ切断酵素の発見が1968年というように、遺伝子組み換え技術の基礎となる酵素の発見は、ここ50年ほどのあいだになされました。すべて生物はこれらの酵素を元々持っていたわけですが、細胞内には数千から数万種の酵素を持っているわけで、使用するには目的の酵素だけを他から別にして取り出す必要があります。数千、数万の酵素の中から、目的のものだけを取り出すことを‘精製する’と言います。精製した各種の酵素がそろってはじめて、組み換え技術ができたのです。各種の酵素にはそれぞれのドラマがあり、多くの発見者にノーベル賞が与えられています。

　これらの酵素の発見・精製を受けて、ＤＮＡを特定の場所で切断して他のＤＮＡと繋ぐということが、1970年代にはできるようになります。そのＤＮＡの材料となったのが、細菌の中に存在する環状のプラスミドＤＮＡというものでした。このプラスミドＤＮＡは、細菌の中で増殖することができることに加えて、‘丸くて短い’、という操作するには好都合な材料でした。このＤＮＡを細菌から抽出し、ＤＮＡ切断酵素により特定の部位で切断し、そこに目的のＤＮＡ断片を挿入し、ＤＮＡ結合酵素で繋いで再び丸くするのです。それを特殊な方法で再び細菌の中に戻してあげると、細菌が増殖するとともにそのプラスミドＤＮＡも増殖し、いろいろな実験に使用できるようになります。このプラスミドＤＮＡと細菌を使う技術は、現在でも頻繁に利用されています。このプラスミドＤＮＡは、別名で ‘運び屋（ベクター）’と呼ばれます。それは目的の遺伝子を、別の生物種に移しかえるための道具だからです。
　これらの技術を基礎として、1975年には、ＤＮＡの配列を決定する技術が登場します。当時は30の配列を読むのも大変だったのですが、現在では人間の30億の配列が決定されてしまうほどにまで発展してきました。

　遺伝子組み換え技術の基礎は、「ＤＮＡを切断する」「ＤＮＡを結合する」「ＤＮＡの配列を決定する」「ＤＮＡを生物の中に入れる」ということで説明できます。ＤＮＡは総ての生物で基本構造は同じで、Ａ、Ｇ、Ｃ、Ｔの四種類の文字でアミノ酸配列が指令されていますので、どんなＤＮＡも同じ手順で操作できるのです。どんな生物種のＤＮＡも同じなため、複数種のＤＮＡを使用することがよくあります。遺伝子組み換え食品を、フランケンシュタインフードと呼ぶ理由がここにあります。フランケンシュタインは複数の死体の合成物でしたが、遺伝子組み換えに用いているＤＮＡは、植物、土壌細菌、ウイルスなど複数の生物種のＤＮＡの合成物なのです。組み換え技術が育種と決定的に違うのは、この異種の生物種間でＤＮＡをやりとりすることです。確かにこのようなことは自然界ではおこりませんし、人間は生物の世界を完全に把握しているわけではないので、未知の不都合なことが起こる可能性はつねに残ります。

　来年は、実際に遺伝子組み換え作物を作る手順の一例を説明します。今日は肌寒い雨が降っていますが、いよいよ本格的に寒くなります。ご自愛くださり、みなさまによいお年がきますように。