基礎知識・最新技術・研究動向など今後の展望を踏まえ解説!
1.ゲノム編集の原理と歴史
1.1 ゲノム編集の原理
1.1.1 前ゲノム編集時代1:遺伝子ターゲティング
1.1.2 前ゲノム編集時代2:トランスジェニック技術
1.1.3 ゲノム編集とは
1.1.4 Non-Homologous End-Joining (NHEJ)/非相同末端結合
1.1.5 Homologous Recombination (HR)/相同組換え
1.1.6 Microhomology-Mediated End Joining (MMEJ)/マイクロホモロジー媒介末端結合
1.2 ゲノム編集の前CRISPR-Cas9史
1.2.1 メガヌクレアーゼ時代
1.2.2 Zinc Finger Nuclease (ZFN)時代
1.2.3 Transcription Activator-Like Effector Nuclease (TALEN)時代
1.3 CRISPR-Cas9時代の到来
1.3.1 CRISPR-Cas9とは
1.3.2 CRISPR-Cas9発見の歴史
1.3.3 CRISPR-Cas9の特長
1.3.4 ゲノム編集ツールの比較
2.ゲノム編集の最先端技術
2.1 ゲノムを編集するために
2.1.1 Cas9 Nickase:DNA二重鎖の片方だけを切断する
2.1.2 FokI-dCas9:CRISPR-Cas9とZFN/TALENとのあいのこ
2.1.3 PAM改変Cas9:標的にできる配列の種類を増やす
2.1.4 saCas9とcjCas9:生体ゲノム編集を目指す小型のCas9
2.1.5 分割Cas9:ゲノム編集の時間的調節と特異性の向上
2.1.6 非特異的な変異の導入を軽減する高精度Cas9改変体
2.1.7 デアミナーゼ融合Cas9:DNAを切断せずにゲノムを編集する
2.1.8 Prime Editing:DNAを切断せずに逆転写酵素を使ってゲノムを編集する
2.1.9 anti-CRISPR:自然界に存在するCRISPR-Cas9の阻害分子
2.1.10 CRISPR-Cas12a (Cpf1):Cas9ではないCRISPR
2.1.11 広がるCRISPR-Casシステムのレパートリー
2.2 ゲノム編集以外の目的のために
2.2.1 CRISPRi:遺伝子の発現抑制
2.2.2 CRISPRa:遺伝子の発現活性化
2.2.3 GFP融合Cas9:ゲノムDNAの配列特異的可視化
2.2.4 エピゲノムエフェクター融合Cas9:エピゲノム編集
2.2.5 CRISPR-Cas13a (C2C2):RNAを標的とするCRISPR
3.ゲノム編集技術の応用
3.1 動植物・生体への応用
3.1.1 遺伝子改変モデル生物の作製
3.1.2 遺伝子改変畜産動物の作製
3.1.3 遺伝子改変農作物の作製
3.1.4 Gene Drive:生物集団を遺伝的に制御
3.1.5 細胞系譜の追跡:細胞が分裂して増えてきた歴史を辿る
3.1.6 データを生きた細菌のゲノムに記録する
3.1.7 微量のウイルスの検出
3.1.8 ヒト受精卵のゲノム編集:倫理と今後の課題
3.2 iPS細胞による疾患モデルへの応用
3.2.1 これまでのiPS細胞による疾患モデルの課題
3.2.2 心臓疾患モデル
3.2.3 ダウン症モデル
3.3 iPS細胞による細胞移植治療への応用
3.3.1 iPS細胞による細胞移植治療の課題と取り組み
3.3.2 標的疾患:肝臓疾患、眼疾患、心疾患、神経疾患など
3.3.3 細胞移植治療をめぐる状況
3.4 生体内・外ゲノム編集の応用
3.4.1 モデル生物の問題点
3.4.2 HIV治療
3.4.3 筋ジストロフィー治療
3.4.4 腫瘍免疫によるガン治療
3.4.5 血液疾患などその他の疾患の治療
4.デジタルPCRによるゲノム編集結果の検出と応用(講師自身の研究成果)
4.1 デジタルPCRによるゲノム編集結果の検出
4.1.1 デジタルPCRとは:第3世代のPCR
4.1.2 デジタルPCRによるゲノム編集結果の検出
4.1.3 一塩基置換を持つiPS細胞の選択マーカーを用いない単離