遺伝子工学 Genetics

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遺伝子工学 （いでんしこうがく）とは、 遺伝子を人工的に操作する技術を指し、特に生物の自然な生育・増殖過程では起こらない型式で行うことを意味している。 Genetic engineering (genetic engineering) is pointing to a gene manipulation techniques, growth in the process of growing a natural biological means in particular that do not occur in the Model. 組換えDNA技術 （くみかえ-ぎじゅつ）、 遺伝子操作 （いでんしそうさ）、 遺伝子組換えなどの用語ももほぼ同じ意味で用いられる。 Recombinant DNA technology (recombinant gene - new technology), genetic (heredity is likely to), used in much the same meaning as the term recombinant.

[ 編集 ] 概要 Summary

DNAを分離し、操作し、 細胞もしくは生物に再導入して、そのDNAが増殖できるようにする過程からなる。 DNA to isolate, manipulate, and to introduce or re-living cells, the DNA consists of a process that allows growth. 有用なタンパク質を発現させることや、生物に新たな形質を導入することなどを目的とする。 And to make useful proteins are expressed, and purpose and to introduce new traits in organisms. 細胞融合やクローン技術などとともに、 バイオテクノロジーと総称される。 With such technology, and cloned cell fusion, known collectively as biotechnology.

なお、生物で自然に起こる過程としてのDNAの組換えについては、 遺伝的組換えを参照のこと。 However, as a naturally occurring biological processes for recombinant DNA is to see the modified genetic group.

一部の例を挙げれば、 細菌や培養細胞によるホルモン （ インスリンやエリスロポエチンなど）の生産、 除草剤耐性などの性質を与えた遺伝子組換え作物 、遺伝子操作を施した研究用マウス （ トランスジェニックマウス）、また人間を対象とした遺伝子治療の試みなどがある。 To give an example of a part, hormone by cultured cells and bacteria (such as erythropoietin and insulin) production of modified crops had a genetic nature, such as herbicide tolerance, laboratory mice decorated operations genes (transgenic) , and the attempt to treat the gene for a human being again. このような遺伝子操作産物を目的とする応用のほかに、 生物学・医学研究の一環（実験技術）としての遺伝子操作も盛んに行われている。 In addition to the product of genetic engineering applications for the purpose of this kind of medical science part of the organism (experimental techniques) have also flourished as genetically.

タンパク質はDNA上の特別な配列である遺伝子によって決定されるから、遺伝子DNAの操作によってタンパク質に変更を加えることができる。 Protein from the DNA sequence is determined by the particular gene on the DNA gene protein may make changes to the operation. その一つの方法として、遺伝子を含むDNA断片を分離し、遺伝子を切り出して、他のDNAの部分に導入するものがある。 One way that the separation of DNA fragments containing the gene, the gene is cut out, there are other things to introduce the DNA portion.

1970年代初頭までに、DNAを特定の位置で切断する制限酵素 、DNA断片をつなぎ合わせるDNAリガーゼ 、DNAを細胞に導入する形質転換の技術が開発され、これらが組換えDNA技術の基礎となった。 By the early 1970's, DNA restriction enzyme cut positions specific to, DNA piece together the fragmented DNA ligase, DNA transformation technology was developed to introduce plasma cells, and these recombinant DNA technology became the basis . さらに1980年代にはポリメラーゼ連鎖反応 （PCR）によって目的とする遺伝子の複製が容易に行えるようになり、遺伝子工学はますます利用範囲を広げた。 In the 1980s further chain reaction polymerase (PCR) that can be easily designed by the duplication of genes, genetic engineering has increasingly expanded the scope of use.

[ 編集 ] 遺伝子工学の危険性と規制 Limits and dangers of genetic engineering

1970年代の遺伝子工学の発展により、生物学・医学に対する無限の可能性が生まれたと多くの研究者が考えたのに対し、 バイオハザードの現実的危険を訴える声も挙がり、 倫理的問題も指摘された。 1970's by the development of genetic engineering, biological medicine, while many researchers thought was born with unlimited potential against a dangerous appeal voices挙Gari realistic Biohazard been pointed out the ethical problems Ta. ポール・バーグによる最初の本格的な遺伝子組換え実験を契機として、 1975年のアシロマ会議で遺伝子組換え実験の規制に関する議論が行われ、その後の自主的規制の基礎的枠組みが構築された。 As an opportunity to test the first full-fledged genetic recombination by Paul Berg, 1975 which is an argument for regulation of gene recombination experiments Ashiroma meeting of the year, built the basic regulatory framework for the subsequent voluntary.

2003年には生物多様性保護の観点からカルタヘナ議定書が締結され、現在締約国はこれに基づく法的規制（日本ではカルタヘナ法 ）を行っている。 2003 was the conclusion of the Protocol of Cartagena from the perspective of protecting biodiversity, the Parties current legal regulations thereunder (in Japan Law Cartagena) doing.

[ 編集 ] 応用 Applications

最初の遺伝子組換え医薬はヒトのインスリンで、アメリカで1982年に承認された。 The first drug is a recombinant human insulin, was approved in the United States was 1982. もう一つの初期の応用例にはヒト成長ホルモンがあるが、これは以前には遺体から抽出さ れていたものである。 Another example is the early application of a human growth hormone, which is what had previously been extracted from the body. 1986年には最初のヒト用組換えワクチンであるB型肝炎ワクチンが承認された。 1986, a recombinant vaccine for human group B was first approved by the hepatitis vaccine. これ以後、多くの遺伝子組換えによる医薬・ワクチンが導入されている。 Since then, vaccines have been introduced to many drugs by gene recombination.

このほかに遺伝子工学の応用としてよく知られるのは、すでに実用化されている遺伝子組換え作物などを含む遺伝子組換え生物（GMO）である。 The well-known as an application of genetic engineering in addition to this, living modified organisms, including crop genetic modified organisms have already been commercialized (GMO) is. まだ実用化はされていないが有望視され研究されているものに、経口用ワクチンやアレルギー治療用ペプチドを、 作物で安価に生産する試みがある。 Yet practical in what is being studied have not been promising, the peptide vaccine and allergy treatment for oral use, in an attempt to produce crops cheaper.

ヒトを遺伝的に「改良」することは倫理上の重大問題であり、これを考えているのは一部の人にすぎない。 Human genetic "improvement" that is a serious ethical problem, thinks this is just some people. しかし体の一部の細胞に必要な遺伝子を導入して（生物種としてのヒトを変えることにはならない）不足・欠失している機能を補う遺伝子治療は有望視され、すでに治験段階に入ったものもある。 The introduction of genes required for cells of the body, however (as in changing the human species should not be) a supplement to deletions that lack the gene therapy is promising, step into the trial already Some Ta.

[ 編集 ] 研究技術としての遺伝子工学 as genetic engineering research and technology

ゲノムプロジェクトの進展により、遺伝子科学は新しい段階に入った。 The progress of the project genome, genetic science has entered a new stage. 存在が明らかになっても機能が不明な遺伝子が増え、これを調べる研究（ 逆遺伝学と呼ばれる）が生物学でますます重要性を増している。 Increasing number of genes with unknown functions also been shown to exist, researchers find out which (known as reverse genetics) is increasingly gaining importance in biology. また生物学の関心は個別の遺伝子・タンパク質から、膨大なタンパク質の間の相互作用ネットワーク、およびそれと各種生命現象との関係に移りつつある。 The biological interest of individual genes from the protein, acting network of interactions between large proteins, shifting the relationship between various biological phenomena them. これらの研究にも遺伝子操作技術は不可欠である。 Genetic engineering is essential to these studies.

近年特に発展している実験技術の例を挙げると、次のようなものがある。 Examples of experimental techniques have been developed in recent years especially, there is something like the following.

[ 編集 ] 遺伝子破壊 gene disruption

詳細は「 遺伝子破壊 」を参照 Refer to "gene disruption" refer to

遺伝子の機能を失わせる技術。 Crippling genetic technology. これにより、特定の遺伝子の突然変異によって何が起こるかを明らかにでき、特に発生学への寄与が大きい。 This can be revealed by what happens in a specific gene mutation, a large contribution to embryology in particular.

これにはショウジョウバエ 、植物や微生物を対象として、個体群に突然変異を導入し、子孫の中から目的の変異を持つものを選抜する方法が含まれる。 This flies, plants and microorganisms as a target to introduce mutations in the population, including how to target selected from those with a mutation in the offspring. これは従来から用いられてきた方法で、必ずしも遺伝子操作によるものではない。 It has been used in the traditional way, which is not necessarily due to genetic manipulation.

これに対し、遺伝子操作によって特定の遺伝子を破壊する方法をノックアウトという。 In contrast, a gene knock-out how to destroy a specific operation by genes. 動物においては、組換えDNAを胚性幹細胞に取り込ませ、ここで元来持っていた遺伝子が操作した遺伝子で置き換わる。 In animals, recombinant DNA into cells and embryonic stem them, and replace the genes in the gene had originally operations here. この細胞を胚に注入して個体にまで育成する。 Up to individuals to develop these cells injected into embryos.

ノックアウトに類似の方法で、ノックダウンというものがある。 A similar way to the knockout, something that the knockdown. これは遺伝子自体を破壊するのでなく、 RNA干渉などにより遺伝子の発現を阻止する方法であり、場合によってはノックアウトよりはるかに容易に実行できる。 This is not in itself destroy the genes, RNA gene expression and how to prevent such interference by, in some cases can be performed much more easily knocked out.

[ 編集 ] ノックイン knock

ノックアウトと逆に、ある遺伝子の機能を増強する方法である。 Reverse knockout, is how to enhance the function of genes. これには遺伝子コピー数を増やす方法と、発現量を増やす方法がある。 This is how to increase the gene copy number, there are ways to increase the expression level.

[ 編集 ] トラッキング（追跡）実験 Tracking (tracking) Experiment

目的のタンパク質を追跡して、細胞内での局在や相互作用について情報を得る方法である。 To track the protein of interest is how to get information about the localization and interactions in a cell. この方法の一つとしては、野生型遺伝子をGFPなどのレポータータンパク質との融合遺伝子に置き換える方法がある。 One of this method, the genes of wild-type GFP have to replace the gene with the fusion protein and reporter. これにより目的タンパク質がリアルタイムで可視化できる。 Target protein can be visualized in real time by this. ただしこうすることで蛋白質の性質が変化してしまうこともあるので注意を要する。 They even take note of change in the nature of the protein by making an attempt to. さらに改良法として、タンパク質分子に機能には影響を与えないような小さいペプチドタグを付け、 抗体で追う方法も試みられている。 As a further improved method, the Pepuchidotagu work with small molecules such as proteins are not to affect, are also trying to follow the antibody.