Gene editing can now change an entire species -- forever | Jennifer Kahn

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Eriko T

So this is a talk about gene drives,

これから遺伝子ドライブについて 話しますが

but I'm going to start by telling you a brief story.

まず簡単に 背景を説明しましょう

20 years ago, a biologist named Anthony James

20年前 アンソニー・ジェームズという 生物学者が

got obsessed with the idea of making mosquitos

マラリアを媒介しない蚊を作る というアイデアに

that didn't transmit malaria.

取り付かれました

It was a great idea, and pretty much a complete failure.

素晴らしいアイデアですが まったく成功しませんでした

For one thing, it turned out to be really hard

１つには マラリア耐性のある 蚊を作るのが

to make a malaria-resistant mosquito.

極めて難しいためでしたが

James managed it, finally, just a few years ago,

最後には 彼はやってのけました ほんの数年前のことです

by adding some genes that make it impossible

ある遺伝子を組み込むことで

マラリア原虫が蚊の体内で 生きられないようにしたのです

for the malaria parasite to survive inside the mosquito.

But that just created another problem.

ただこれにより 別の問題が持ち上がりました

マラリア耐性のある蚊は できましたが

Now that you've got a malaria-resistant mosquito,

how do you get it to replace all the malaria-carrying mosquitos?

それをどうやって マラリアを媒介する蚊と置き換えるのか？

いくつか選択肢があります

There are a couple options,

but plan A was basically to breed up

プランＡは基本的に

その新しい 遺伝子組み換えの蚊を

a bunch of the new genetically-engineered mosquitos

大量に育てて 野に放ち

release them into the wild

その遺伝子が受け継がれることを 期待するというものです

and hope that they pass on their genes.

The problem was that you'd have to release

問題は これが うまくいくためには

literally 10 times the number of native mosquitos to work.

天然の蚊の10倍の数の蚊を 放つ必要があるということです

So in a village with 10,000 mosquitos,

だから１万匹の 蚊がいる村なら

you release an extra 100,000.

10万匹の蚊を 放つことになります

As you might guess,

お分かりになると思いますが

this was not a very popular strategy with the villagers.

これは住人にはあまり 歓迎されないやり方でした

(Laughter)

(笑)

Then, last January, Anthony James got an email

去年の１月 アンソニー・ジェームズは

イーサン・ビアという生物学者から メールを受け取りました

from a biologist named Ethan Bier.

Bier said that he and his grad student Valentino Gantz

ビアと その院生の ヴァレンティノ・ギャンツは

had stumbled on a tool that could not only guarantee

特定の遺伝形質が 受け継がれるだけでなく

that a particular genetic trait would be inherited,

極めて速やかに 広まるようにできる

but that it would spread incredibly quickly.

ツールを見出したというのです

If they were right, it would basically solve the problem

それが本当なら ジェームズが 20年間取り組んで来た問題が

that he and James had been working on for 20 years.

解決することになります

As a test, they engineered two mosquitos to carry the anti-malaria gene

彼らは試しに マラリア耐性遺伝子と

遺伝子ドライブという新しいツールを 組み込んだ蚊を ２匹作ってみました

and also this new tool, a gene drive,

遺伝子ドライブについては 後ほど説明します

which I'll explain in a minute.

Finally, they set it up so that any mosquitos

それから彼らは

マラリア耐性遺伝子を 受け継いだ蚊の眼が

that had inherited the anti-malaria gene

wouldn't have the usual white eyes, but would instead have red eyes.

通常の白色ではなく 赤色になるように仕組みました

That was pretty much just for convenience

これはどっちがどっちか 一目で分かるようにという

so they could tell just at a glance which was which.

便宜のためです

そのマラリア耐性のある 赤目の蚊２匹を

So they took their two anti-malarial, red-eyed mosquitos

and put them in a box with 30 ordinary white-eyed ones,

普通の白目の蚊30匹が 入った箱に入れ

and let them breed.

繁殖させました

In two generations, those had produced 3,800 grandchildren.

２世代の後 孫が 3,800匹生まれました

That is not the surprising part.

これは驚くところ ではありません

This is the surprising part:

驚くのはここからです

given that you started with just two red-eyed mosquitos

たった２匹の赤目の蚊と

30匹の白目の蚊で スタートしたら

and 30 white-eyed ones,

you expect mostly white-eyed descendants.

子孫は ほとんどが白目になると 思うでしょう

Instead, when James opened the box,

ところが ジェームズが 箱を開けてみると

all 3,800 mosquitos had red eyes.

3,800匹の蚊のすべてが 赤目だったのです

When I asked Ethan Bier about this moment,

私がイーサン・ビアに この時のことを聞くと

he became so excited that he was literally shouting into the phone.

彼はあまりに興奮して 電話の向こうで叫んでいたほどです

That's because getting only red-eyed mosquitos

というのも 赤目の蚊だけが できるというのは

violates a rule that is the absolute cornerstone of biology,

生物学の基本中の基本である

メンデル遺伝学に 反しているからです

Mendelian genetics.

I'll keep this quick,

簡単に説明しますが

but Mendelian genetics says when a male and a female mate,

メンデル遺伝学によると オスとメスが交尾すると

their baby inherits half of its DNA from each parent.

子供はそれぞれの親から DNAの半分を受け継ぎます

So if our original mosquito was aa and our new mosquito is aB,

元の蚊がaa型で

新しい蚊が マラリア耐性遺伝子Bを持つ aB型だとすると

where B is the anti-malarial gene,

４種の順列に従った 子供ができます

the babies should come out in four permutations:

aa, aB, aa, Ba.

aa型 aB型 aa型 Ba型

Instead, with the new gene drive,

しかし遺伝子ドライブを使うと

they all came out aB.

すべてがaB型になったのです

Biologically, that shouldn't even be possible.

生物学的には あり得ないはずですが

So what happened?

どうして そうなったのでしょう？

The first thing that happened

第１に CRISPRという 遺伝子編集ツールが

was the arrival of a gene-editing tool known as CRISPR in 2012.

2012年に登場したことが 挙げられます

Many of you have probably heard about CRISPR,

CRISPRについては 聞いたことのある人が多いと思うので

so I'll just say briefly that CRISPR is a tool that allows researchers

ここでは簡単に CRISPRは

研究者が簡単に素早く正確に 遺伝子を 編集できるツールだと言っておきましょう

to edit genes very precisely, easily and quickly.

It does this by harnessing a mechanism that already existed in bacteria.

元々バクテリアの中に存在していた メカニズムを利用していて

Basically, there's a protein that acts like a scissors

基本的には DNAを切り取る

ハサミとして機能する タンパク質と

and cuts the DNA,

ゲノム上の好きな場所に ハサミを差し向けるための

and there's an RNA molecule that directs the scissors

to any point on the genome you want.

RNA分子からなっています

The result is basically a word processor for genes.

結果として得られるのは 遺伝子のワープロのようなものです

You can take an entire gene out, put one in,

遺伝子をまるごと 取り出したり 埋め込んだりでき

or even edit just a single letter within a gene.

遺伝子を１文字だけ 編集することさえできます

And you can do it in nearly any species.

しかも ほぼどんな種に 対しても使えます

OK, remember how I said that gene drives originally had two problems?

遺伝子ドライブには元々２つの難問がある と言ったのを思い出してください

The first was that it was hard to engineer a mosquito

１つ目は マラリア耐性のある 蚊を作るのが

to be malaria-resistant.

難しいということですが

That's basically gone now, thanks to CRISPR.

これはCRISPRのおかげで 基本的には解決しました

But the other problem was logistical.

もう１つは物流の問題です

How do you get your trait to spread?

どうやって形質を 広めたらいいのか？

This is where it gets clever.

巧妙な方法が必要です

A couple years ago, a biologist at Harvard named Kevin Esvelt

２年前 ハーバード大の生物学者 ケヴィン・エスヴェルトは

wondered what would happen

対象の新しい遺伝子だけでなく カット＆ペーストの機構も

if you made it so that CRISPR inserted not only your new gene

CRISPRに埋め込ませたら

but also the machinery that does the cutting and pasting.

どうなるだろうと考えました

In other words, what if CRISPR also copied and pasted itself.

言い換えると CRISPR に自分自身も コピー＆ペーストさせるということです

止まることを知らない遺伝子編集マシンが できることでしょう

You'd end up with a perpetual motion machine for gene editing.

And that's exactly what happened.

そしてそれが まさに起きたことでした

This CRISPR gene drive that Esvelt created

エスヴェルトの作った CRISPR遺伝子ドライブは

not only guarantees that a trait will get passed on,

形質が受け継がれることを 保証するだけでなく

but if it's used in the germline cells,

生殖細胞に使われると

新しい遺伝子を すべての子の両方の染色体に

it will automatically copy and paste your new gene

into both chromosomes of every single individual.

自動的にコピーするんです

It's like a global search and replace,

一括置換のようなものです

or in science terms, it makes a heterozygous trait homozygous.

科学用語で言うなら ヘテロ接合形質のホモ接合化です

これが意味するのは どういうことでしょう？

So, what does this mean?

For one thing, it means we have a very powerful,

１つには 非常に強力であるとともに 懸念を感じる新しいツールを

but also somewhat alarming new tool.

私たちは手に入れた ということです

Up until now, the fact that gene drives didn't work very well

これまでのところ 遺伝子ドライブが そんなに上手く機能していないことに

was actually kind of a relief.

むしろ安堵を感じます

Normally when we mess around with an organism's genes,

生物の遺伝子を いじりまわすと

通常 進化的な適応度は 下がることになります

we make that thing less evolutionarily fit.

So biologists can make all the mutant fruit flies they want

だから生物学者は 特に心配することなく

突然変異のショウジョウバエを 作れます

without worrying about it.

If some escape, natural selection just takes care of them.

何匹か逃げたところで 自然淘汰が後始末してくれます

What's remarkable and powerful and frightening about gene drives

遺伝子ドライブが 注目に値し 強力で 恐ろしくもあるのは

is that that will no longer be true.

それが もはや成り立たない ところです

Assuming that your trait does not have a big evolutionary handicap,

与えた形質が 飛べない蚊のような

大きな進化的欠点を 持つのでない限り

like a mosquito that can't fly,

the CRISPR-based gene drive will spread the change relentlessly

CRISPR遺伝子ドライブは その形質が 集団のすべての個体に行き渡るまで

until it is in every single individual in the population.

容赦なく広まり続けます

うまく働く遺伝子ドライブを作るのは 簡単ではありませんが

Now, it isn't easy to make a gene drive that works that well,

ジェームズやエスヴェルトは 可能だと考えています

but James and Esvelt think that we can.

The good news is that this opens the door to some remarkable things.

良い知らせは これが極めて素晴らしい ことへの扉を開くということです

If you put an anti-malarial gene drive

マラリアを運ぶ ハマダラカの

in just 1 percent of Anopheles mosquitoes,

ほんの１パーセントに

マラリア耐性遺伝子ドライブを入れると

the species that transmits malaria,

researchers estimate that it would spread to the entire population in a year.

研究者の見積もりでは １年で集団全体に広まることになります

So in a year, you could virtually eliminate malaria.

たった１年でマラリアを 撲滅できるかもしれないのです

In practice, we're still a few years out from being able to do that,

実際的には そうできるまで 何年かかかるでしょうが

毎日千人もの子供が マラリアで死んでいるのを

but still, a 1,000 children a day die of malaria.

In a year, that number could be almost zero.

１年でほとんど ゼロにできるのです

The same goes for dengue fever, chikungunya, yellow fever.

同じことが デング熱 チクングニア熱 黄熱にも言えます

And it gets better.

もっとあります

Say you want to get rid of an invasive species,

侵略的外来種の排除 —

like get Asian carp out of the Great Lakes.

たとえば北米の五大湖から アジア産のコイを駆逐したいなら

All you have to do is release a gene drive

オスだけが生まれるようにする 遺伝子ドライブを

that makes the fish produce only male offspring.

放てばいいだけです

In a few generations, there'll be no females left, no more carp.

数世代の後にはメスがいなくなり コイは消え失せます

理論的には それによって 絶滅の危機に追いやられていた

In theory, this means we could restore hundreds of native species

that have been pushed to the brink.

何百種という在来種が 回復するでしょう

OK, that's the good news,

それが良い知らせですが

this is the bad news.

悪い知らせもあります

遺伝子ドライブは 極めて効果が高く

Gene drives are so effective

that even an accidental release could change an entire species,

誤って放ってしまうと 生物種全体を変えてしまう危険があります

and often very quickly.

それもごく速やかに

アンソニー・ジェームズは 十分な予防措置を取っていました

Anthony James took good precautions.

He bred his mosquitos in a bio-containment lab

生物学的封じ込めを施した 実験室内で蚊を繁殖させ

and he also used a species that's not native to the US

アメリカにはいない種を 使っていました

so that even if some did escape,

だから逃げ出したとしても

they'd just die off, there'd be nothing for them to mate with.

つがう相手がいなくて ただ死に絶えるだけです

But it's also true that if a dozen Asian carp with the all-male gene drive

しかしオスだけを生む遺伝子ドライブを 持つアジア産のコイが

accidentally got carried from the Great Lakes back to Asia,

何かの手違いで10匹ほど 五大湖からアジアにもたらされたとしたら

they could potentially wipe out the native Asian carp population.

アジアの天然のコイを 払拭してしまうかもしれません

And that's not so unlikely, given how connected our world is.

現在の繋がり合った世界では ありそうにないこととは言えません

In fact, it's why we have an invasive species problem.

そもそも侵略的外来種の問題があるのも そのためなんですから

And that's fish.

魚はまだ良いとして

Things like mosquitos and fruit flies,

蚊やショウジョウバエだと

閉じ込めようがありません

there's literally no way to contain them.

国境だろうと海だろうと 越えてしまいます

They cross borders and oceans all the time.

OK, the other piece of bad news

別の悪い知らせは

is that a gene drive might not stay confined

遺伝子ドライブが

標的種の中に留まるとは 限らないことです

to what we call the target species.

That's because of gene flow,

遺伝子流動のためです

which is a fancy way of saying that neighboring species

近縁の種は

異種交配することが あるということです

sometimes interbreed.

If that happens, it's possible a gene drive could cross over,

そうなると遺伝子ドライブが 種を越えて広まるかもしれません

like Asian carp could infect some other kind of carp.

アジア産のコイから 他の種のコイへというように

That's not so bad if your drive just promotes a trait, like eye color.

遺伝子ドライブが 目の色のような形質を 広めるだけなら まだいいでしょう

In fact, there's a decent chance that we'll see

実際 近い将来 すごく奇妙な ショウジョウバエの発生を目にする可能性は

a wave of very weird fruit flies in the near future.

少なからずあります

遺伝子ドライブが 種を抹殺するようデザインされていたなら

But it could be a disaster

if your drive is deigned to eliminate the species entirely.

とんでもない災厄に なりかねません

The last worrisome thing is that the technology to do this,

懸念すべき最後の点は

遺伝子組み換えして 遺伝子ドライブを組み込む技術というのは

to genetically engineer an organism and include a gene drive,

基本的に世界のどの実験室でも できるようなものだということです

is something that basically any lab in the world can do.

An undergraduate can do it.

学部学生でもできるし

出来の良い高校生でも しかるべき設備があればできるでしょう

A talented high schooler with some equipment can do it.

Now, I'm guessing that this sounds terrifying.

少し怖い気がしてきたんじゃ ないでしょうか

(Laughter)

(笑)

Interestingly though, nearly every scientist I talk to

面白いことに 私が話した科学者のほとんどは

seemed to think that gene drives were not actually that frightening or dangerous.

遺伝子ドライブが 怖いとも 危険だとも 思っていないようでした

Partly because they believe that scientists will be

ある部分では 彼らが

科学者なら 責任をもって 注意深くやるはずだと信じているためです

very cautious and responsible about using them.

(Laughter)

(笑)

So far, that's been true.

これまでのところは 裏切られていません

But gene drives also have some actual limitations.

しかしまた 遺伝子ドライブには 制限もあります

So for one thing, they work only in sexually reproducing species.

１つには 有性生殖を行う種にしか 使えないということがあります

So thank goodness, they can't be used to engineer viruses or bacteria.

だから ありがたいことに ウイルスやバクテリアを作るのには使えません

Also, the trait spreads only with each successive generation.

また形質は 世代ごとにしか 広まりません

So changing or eliminating a population

種全体を変えたり 抹殺したりといったことは

is practical only if that species has a fast reproductive cycle,

生殖周期がごく短い種でしか 実際には起きないでしょう

like insects or maybe small vertebrates like mice or fish.

昆虫とか ネズミや魚のような小型脊椎動物などです

In elephants or people, it would take centuries

ゾウや人間では 問題になるほど形質が広まるには

for a trait to spread widely enough to matter.

何世紀もかかるでしょう

また CRISPRを使おうと 本当に壊滅的な 形質を作り出すのは たやすくありません

Also, even with CRISPR, it's not that easy to engineer a truly devastating trait.

たとえばアメリカの農業に 打撃を与えるために

Say you wanted to make a fruit fly

that feeds on ordinary fruit instead of rotting fruit,

腐った果物でなく 普通の果物を食べる

with the aim of sabotaging American agriculture.

ショウジョウバエを 作ろうと思ったとします

First, you'd have to figure out

まず ハエが食べたいものを制御する

which genes control what the fly wants to eat,

遺伝子を特定する 必要があります

which is already a very long and complicated project.

これだけでもかなり長期の 難しいプロジェクトになるでしょう

Then you'd have to alter those genes to change the fly's behavior

それからハエの行動を 変えるために

その遺伝子を変更する 必要がありますが

to whatever you'd want it to be,

which is an even longer and more complicated project.

これは さらに長期の 難しいプロジェクトになるでしょう

それに うまくいかない 可能性もあります

And it might not even work,

because the genes that control behavior are complex.

行動を制御する遺伝子は 複雑なためです

So if you're a terrorist and have to choose

だからもしテロリストが

失敗する可能性のある

between starting a grueling basic research program

何年もかかる細心の 基礎研究に着手するか

that will require years of meticulous lab work and still might not pan out,

単に爆弾で吹き飛ばすかを 選ぶとしたら

or just blowing stuff up?

You'll probably choose the later.

たぶん後者を選ぶでしょう

This is especially true because at least in theory,

ことに「リバーサル・ドライブ」と 呼ばれるものを作るのが

it should be pretty easy to build what's called a reversal drive.

理論的には ごく簡単であることを 考えると なおさらです

That's one that basically overwrites the change made by the first gene drive.

リバーサル・ドライブは 遺伝子ドライブの 引き起こした変化を上書きします

So if you don't like the effects of a change,

だから遺伝子ドライブによる変化が 気に入らなければ

you can just release a second drive that will cancel it out,

それをなかったことにする 第２のドライブを放てばいいだけです

at least in theory.

少なくとも理論的には

OK, so where does this leave us?

私たちは どういう地点に いるのでしょう？

We now have the ability to change entire species at will.

今や私たちは種を丸ごと 変えてしまう力を手に入れました

それはすべきことなのでしょうか？

Should we?

Are we gods now?

我々は神になったのか？

I'm not sure I'd say that.

それは分かりませんが

But I would say this:

こうは言えます

first, some very smart people

第１に 非常に賢明な人々が

are even now debating how to regulate gene drives.

今も遺伝子ドライブを どう規制するか議論しています

At the same time, some other very smart people

同時に 他の非常に賢明な人々が

遺伝子ドライブが自主規制したり 数世代で減少に転じ消滅するといった

are working hard to create safeguards,

like gene drives that self-regulate or peter out after a few generations.

保護策を作ろうと 取り組んでいます

That's great.

これは素晴らしいことです

But this technology still requires a conversation.

それでも この技術については 対話が必要です

遺伝子ドライブの 性質を考えれば

And given the nature of gene drives,

that conversation has to be global.

この対話は世界的なもので ある必要があります

ケニアは使いたいけど タンザニアは使いたくなかったとしたら？

What if Kenya wants to use a drive but Tanzania doesn't?

Who decides whether to release a gene drive that can fly?

空を飛べる遺伝子ドライブを放つ判断は 誰が下すのでしょう？

I don't have the answer to that question.

私はこの問への答えを 持ち合わせていません

All we can do going forward, I think,

今 私たちに進める道は

is talk honestly about the risks and benefits

リスクと利益について 率直に話し合い

and take responsibility for our choices.

自らの選択に 責任を持つことでしょう

By that I mean, not just the choice to use a gene drive,

この選択には 遺伝子ドライブを 使うという選択だけでなく

but also the choice not to use one.

使わないという 選択もあります

Humans have a tendency to assume that the safest option

人は 現状維持が 最も安全な選択だと

is to preserve the status quo.

思う傾向があります

But that's not always the case.

しかし そうとは限りません

Gene drives have risks, and those need to be discussed,

遺伝子ドライブにはリスクがあり 議論が必要ですが

but malaria exists now and kills 1,000 people a day.

一方で マラリアは現に存在し 毎日千人 殺し続けています

To combat it, we spray pesticides that do grave damage to other species,

それに対して 殺虫剤散布で対処するのは

両生類や鳥類を含む他の種に 多大なダメージを及ぼします

including amphibians and birds.

So when you hear about gene drives in the coming months,

だからこの先何ヶ月かの間に 遺伝子ドライブについて耳にしたら —

and trust me, you will be hearing about them,

きっと耳にすることに なると思いますが

remember that.

そのことを 思い出してください

It can be frightening to act,

行動するのは 怖いかもしれませんが

but sometimes, not acting is worse.

行動しない方が悪い結果に なることも多いのです

(Applause)

(拍手)