2020年10月12日(月)
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・これからゲノム編集に着手しようと検討している方、着手し始めた方
・ゲノム編集の歴史・原理を知りたい方
・先端技術の先行調査をする立場の方
・ゲノム編集技術の医療・産業応用を考えている方
・iPS細胞を用いて疾患を研究している方
・ゲノム編集の基礎、全体像・概況 (ゲノム編集とは何か)
・ゲノム編集の各要素技術、考え方、方法
・ゲノム編集の最新技術
・ゲノム編集技術の現在の課題と今後の展望・可能性
・ゲノム編集の医療・産業応用、研究事例
ゲノム編集とは、簡単に言えば生物の持つ遺伝情報であるDNAの配列を、意のままに改変することです。それだけを聞くとまるで映画か小説のようですが、非常に基礎的な分子生物学に基づく科学技術により、現実のものとなりつつあります。このセミナーでは、ゲノム編集について学び始めた方、着手して間もない方を対象にその基礎から最新技術、応用までを、私が実際に見てきたことも含めてお話しします。
1.ゲノム編集の基礎原理とこれまでの道のり
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(ノ ックアウトマウス作製の原理)
1.1.2 前ゲノム編集時代 2:トランスジェニック技術 (遺伝子組換え作物の原理)
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の取り組み状況
1.2.2 Zinc Finger Nuclease (ZFN)時代の取り組み状況
1.2.3 Transcription Activator-Like Effector Nuclease (TALEN)時代の取り組み状況
2.CRISPR/Cas9の特長とゲノム編集ツールの比較
2.1 CRISPR/Cas9とは(ゲノム編集の革命児)
2.2 CRISPR/Cas9発見の歴史(日本人が最初に発見)
2.3 CRISPR/Cas9の特長
2.4 ゲノム編集ツールの比較
2.4.1 ZFNのメリット・デメリット
2.4.2 TALENのメリット・デメリット
2.4.3 CRISPR/Cas9のメリット・デメリット
3.ゲノム編集の現状と最先端技術
3.1 ゲノムを編集するために
3.1.1 ゲノム編集に必要な器具・設備
3.1.2 必要な知識やスキル
3.1.3 実験の具体的な進め方
3.2 ゲノム編集の各ツールと特徴
3.2.1 Cas9 Nickase:DNA二重鎖の片方だけを切断する
3.2.2 FokI-dCas9:CRISPR/Cas9とZFN/TALENとのあいのこ
3.2.3 非特異的な変異の導入を軽減する高精度Cas9改変体
3.2.4 PAM改変Cas9:標的にできる配列の種類を増やす
3.2.5 saCas9とcjCas9:生体ゲノム編集を目指す小型のCas9
3.2.6 分割Cas9:ゲノム編集の時間的調節と特異性の向上
3.2.7 塩基編集技術(Base Editing):DNA を切断せずに塩基を直接編集する
3.2.8 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
3.2.9 anti-CRISPR:自然界に存在するCRISPR/Cas9の阻害分子
3.2.10 CRISPR/Cpf1 (Cas12a):Cas9ではないCRISPR
3.2 CRISPR/Cas9のゲノム編集以外の目的への応用
3.2.1 CRISPRi:遺伝子の発現抑制
3.2.2 CRISPRa:遺伝子の発現活性化
3.2.3 GFP融合Cas9:ゲノムDNAの配列特異的可視化
3.2.4 エピゲノムエフェクター融合Cas9:エピゲノム編集
3.2.5 CRISPR/Cas13a (C2C2):RNAを標的とするCRISPR
4.ゲノム編集技術の応用
4.1 動植物・生体への応用
4.1.1 遺伝子改変モデル生物の作製:サルなどの大型動物でも遺伝子改変可能
4.1.2 遺伝子改変畜産動物の作製
4.1.3 遺伝子改変農作物の作製
4.1.4 Gene Drive:生物集団を遺伝的に制御、蚊がいなくなる日が来る?
4.1.5 細胞系譜の追跡:細胞が分裂して増えてきた歴史を辿る
4.1.6 データを生きた細菌のゲノムに記録する:大腸菌に動画を保存?
4.1.7 微量のウイルスの検出:新たなウイルス性疾患の診断薬に
4.1.8 ヒト受精卵のゲノム編集?:倫理と今後の課題
4.2 iPS細胞による疾患モデルへの応用
4.2.1 これまでのiPS細胞による疾患モデルの課題
4.2.2 心臓疾患モデル
4.2.3 ダウン症モデル
4.3 iPS細胞による細胞移植治療への応用
4.3.1 iPS細胞による細胞移植治療の課題と取り組み
4.3.2 標的疾患:肝臓疾患、眼疾患、心疾患、神経疾患など
4.3.3 細胞移植治療をめぐる状況
4.4 生体内・外ゲノム編集の応用
4.4.1 モデル生物の問題点
4.4.2 HIV治療:最も開発の進んでいるゲノム編集による疾患治療
4.4.3 筋ジストロフィー治療
4.4.4 腫瘍免疫によるガン治療:本庶佑先生のPD-1を編集
4.4.5 眼疾患の生体内ゲノム編集による治療
4.4.6 血液疾患などその他の疾患の治療