目

目1章

次次

ゲノム解析の基礎知識

1.1

ゲノムとは… ……………………………………………………………… 1

1.2

ゲノムの機能… …………………………………………………………… 6

2章

ゲノム編集の基本原理：ゲノム編集ツール

2.1

ゲノム編集ツールの開発の歴史… …………………………………… 12

2.2

様々なゲノム編集ツール… …………………………………………… 15

2.2.1

分子クローニングに利用される制限酵素………………………… 15

2.2.2

メガヌクレアーゼ…………………………………………………… 17

2.2.3

ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）… ……………………… 18

2.2.4

ターレン（TALEN：TALE ヌクレアーゼ）… ………………… 21

2.2.5

クリスパー・キャス 9（CRISPR-Cas9）… ……………………… 25

2.2.6

ゲノム編集ツールの比較…………………………………………… 31

2.2.7

Addgene からのゲノム編集ツールの入手… …………………… 32

3 章 DNA 二本鎖切断（DSB）の修復経路を利用した遺伝子の改変
3.1

DSB の修復経路… ……………………………………………………… 35

3.2

ゲノム編集による遺伝子ノックアウト… …………………………… 38

3.3

ゲノム編集による遺伝子ノックイン… ……………………………… 44v

目次4章
4.1

哺乳類培養細胞での遺伝子ノックアウト… ………………………… 50

4.2

哺乳類培養細胞での遺伝子ノックイン… …………………………… 55

4.3

哺乳類培養細胞での一塩基レベルの改変… ………………………… 59

5章
5.1

様々な生物でのゲノム編集
微生物でのゲノム編集… ……………………………………………… 65

5.1.1

微生物へのゲノム編集技術の適用………………………………… 65

5.1.2

様々な微生物でのゲノム編集……………………………………… 66

5.2

動物でのゲノム編集… ………………………………………………… 70

5.2.1

ゲノム編集以前の動物改変技術…………………………………… 70

5.2.2

動物でのゲノム編集による遺伝子ノックアウト………………… 73

5.2.3

動物でのゲノム編集による遺伝子ノックイン…………………… 76

5.3

植物でのゲノム編集… ………………………………………………… 81

5.3.1

植物でのゲノム編集による遺伝子ノックアウト………………… 81

5.3.2

植物でのゲノム編集による遺伝子ノックイン…………………… 85

6章

vi

哺乳類培養細胞でのゲノム編集

ゲノム編集の発展技術

6.1

人工転写調節因子技術… ……………………………………………… 89

6.2

エピゲノム編集技術… ………………………………………………… 91

6.3

点変異ゲノム編集技術… ……………………………………………… 95

6.4

核酸標識技術… ………………………………………………………… 97

6.5

機能ドメインの集積技術… …………………………………………… 98

6.6

核酸検出技術… ………………………………………………………… 100

6.7

ゲノム編集の光制御技術… …………………………………………… 102

目7章

次

ゲノム編集の農水畜産分野での利用

7.1

農作物でのゲノム編集による品種改良… …………………………… 1047.2

養殖魚でのゲノム編集による品種改良… …………………………… 1067.3

家畜でのゲノム編集による品種改良… ……………………………… 108

8章
8.1

ゲノム編集の医学分野での利用疾患モデル細胞・動物の作製… ……………………………………… 112

8.1.1

遺伝性疾患モデル…………………………………………………… 112

8.1.2

がんモデル…………………………………………………………… 118

8.1.3

ヒト化動物…………………………………………………………… 121

8.2

ゲノム編集を用いた疾患治療… ……………………………………… 122

8.2.1

遺伝性疾患の体細胞治療…………………………………………… 1228.2.2

がんの体細胞治療…………………………………………………… 125

8.2.3

ウイルスの感染や増殖の抑制……………………………………… 127

8.2.4

再生医療におけるゲノム編集の利用……………………………… 129

9章

ゲノム編集のオフターゲット作用とモザイク現象

9.1

オフターゲット作用… ………………………………………………… 130

9.2

オフターゲット作用の評価法… ……………………………………… 132

9.3

オフターゲット作用を低減する技術… ……………………………… 1359.4

導入変異のモザイク現象… …………………………………………… 137vii

目

次

10 章

ゲノム編集生物の取扱いとヒト生殖細胞・受精卵・胚でのゲノム編集

10.1

ゲノム編集と遺伝子組換え…………………………………………… 140

10.2

ゲノム編集生物の取扱い……………………………………………… 14310.3

遺伝子ドライブ………………………………………………………… 14510.4

ヒト生殖細胞・受精卵・胚でのゲノム編集研究…………………… 148

略語表………………………………………………………………………… 152
参考書・引用文献…………………………………………………………… 155
索引………………………………………………………………………… 161

実験法
1.1

TILLING 法… ……………………………… 8

4.1

電気穿孔法（エレクトロポレーション）…52

2.1 一本鎖アニーリング（SSA）アッセイ… 21

4.2

デジタル PCR…………………………… 61

3.1

indel 変異の検出法……………………… 42

5.1

アグロバクテリウム法… ……………… 86

3.2

クロマチン免疫沈降（ChIP）解析…… 49

解析法
2.1

CRISPR-Cas9 の設計… ……………… 31

9.1 ウェブツールによるオフターゲット検索･ 135

コラム
1.1

転移因子（トランスポゾン）･ ･････････ 9

5.2 花粉へのマイクロインジェクション法･ 82

1.2RNA 干渉（RNAi）･････････････････ 105.3

植物における新育種技術（NPBT）･･･ 87

2.1CRISPR の発見･ ･･････････････････ 30

6.1

ゲノムインプリンティング･ ････････ 92

2.2

国産ゲノム編集ツール･ ････････････ 34

6.2

免疫グロブリン･ ･････････････････ 100

3.1

ミトコンドリア DNA のゲノム編集･･ 49

8.1

ゲノムワイド関連解析（GWAS）･･･ 116

4.1 ゲノム編集に利用するウイルスベクター･ 53

8.2

iPS 細胞･････････････････････････ 117

5.1

10.1

カルタヘナ法･･･････････････････ 143

バクテリア人工染色体（BAC）･･････ 80

制限酵素名や数字の表記に関して
本書では以下のように表記を統一した。
EcoRI，Fok I，I-SceI などの制限酵素やホーミングエンドヌクレアーゼはイタリック体にせず，ローマン体とした。F0，F1 世代，G1，G2 期などの数字は添字にせず，正体とした。

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