How CRISPR lets us edit our DNA | Jennifer Doudna

翻訳: Masako Kigami 校正: Tomoyuki Suzuki

A few years ago,

数年前

with my colleague, Emmanuelle Charpentier,

同僚のエマニュエル・シャルパンティエと

I invented a new technology for editing genomes.

ゲノムを編集する新しい技術を 共同開発しました

It's called CRISPR-Cas9.

CRISPR-Cas9という技術で

The CRISPR technology allows scientists to make changes

科学者が細胞内のDNAを改変でき

to the DNA in cells

科学者が細胞内のDNAを改変でき

that could allow us to cure genetic disease.

遺伝的疾患の治癒が可能になりました

You might be interested to know

面白いと思われるかもしれませんが

that the CRISPR technology came about through a basic research project

CRISPR技術は 細菌がウイルス感染と戦う仕組みを調べる

that was aimed at discovering how bacteria fight viral infections.

基礎研究の過程で 生まれたものでした

Bacteria have to deal with viruses in their environment,

細菌はウイルスがいる環境に 対処しなければなりません

and we can think about a viral infection like a ticking time bomb --

ウイルス感染とは チクタク動く時限爆弾のようなもの

a bacterium has only a few minutes to defuse the bomb

つまり 細菌は起爆までの数分間で

before it gets destroyed.

信管を外す必要があるのです

So, many bacteria have in their cells an adaptive immune system called CRISPR,

そのため 細菌の多くは細胞内に CRISPRという一種の適応的な免疫機構があり

that allows them to detect viral DNA and destroy it.

外来侵入性のウイルスDNAを 検出し破壊します

Part of the CRISPR system is a protein called Cas9,

CRISPRシステムの構成要素には Cas9タンパクがあり

that's able to seek out, cut and eventually degrade viral DNA

それが固有の方法で ウイルスDNAを検出し

in a specific way.

切断し破壊します

And it was through our research

Cas9タンパクの働きは

to understand the activity of this protein, Cas9,

我々の調査を通じて明らかになり

that we realized that we could harness its function

ゲノム工学の技術として

as a genetic engineering technology --

活用できるようになりました

a way for scientists to delete or insert specific bits of DNA into cells

科学者は細胞内に特定のDNA断片を

驚くほど正確に削除・ 挿入することで

with incredible precision --

that would offer opportunities

過去には不可能だったことに

to do things that really haven't been possible in the past.

可能性を見出せるようになったのです

The CRISPR technology has already been used

CRISPR技術は

to change the DNA in the cells of mice and monkeys,

マウス､サル､他の生物の細胞の

DNAの改変に使われています

other organisms as well.

Chinese scientists showed recently

中国の科学者は最近

that they could even use the CRISPR technology

このCRISPR技術を使って

to change genes in human embryos.

ヒトの胚の遺伝子さえ 改変できることを示しました

And scientists in Philadelphia showed they could use CRISPR

フィラデルフィアの科学者は

to remove the DNA of an integrated HIV virus

HIVウイルスに感染した ヒトの細胞から

組み込まれたHIVのDNAを 除去できることを示しました

from infected human cells.

The opportunity to do this kind of genome editing

このようにゲノム編集が可能になると

also raises various ethical issues that we have to consider,

考えなければならない 様々な倫理的な問題も出てきます

because this technology can be employed not only in adult cells,

なぜなら この技術は 大人の細胞だけでなく

but also in the embryos of organisms,

ヒトも含めた生物の胚にも

including our own species.

使用できるからです

And so, together with my colleagues,

そこで 同僚と一緒に

I've called for a global conversation about the technology that I co-invented,

共同開発した技術について 世界規模の話し合いを呼びかけ

so that we can consider all of the ethical and societal implications

この技術がもたらす 倫理的・社会的影響について

of a technology like this.

考えようとしています

What I want to do now is tell you what the CRISPR technology is,

だからこそ CRISPR技術とは何か

何が可能になるのか

what it can do,

where we are today

今日の我々が置かれた状況

and why I think we need to take a prudent path forward

そして 実用化の前に 検討を重ねるべきだと思う理由について

in the way that we employ this technology.

お話ししようとしています

When viruses infect a cell, they inject their DNA.

ウイルスが細胞を感染させるとき そのDNAを注入します

And in a bacterium,

そして 細菌内では

the CRISPR system allows that DNA to be plucked out of the virus,

CRISPRシステムで DNAがウイルスから取り出され

and inserted in little bits into the chromosome --

その断片が細菌の染色体

the DNA of the bacterium.

つまり 細菌のDNAに挿入されます

And these integrated bits of viral DNA get inserted at a site called CRISPR.

CRISPRとはウイルスのDNA断片を 挿入する座位であり

CRISPR stands for clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

「規則的にスペーサーが入った 短回文型配列の反復群」という意味の略語です

(Laughter)

（笑）

A big mouthful -- you can see why we use the acronym CRISPR.

言いにくいですね だからCRISPR と呼ぶのです

It's a mechanism that allows cells to record, over time,

これは 感染したウイルスを 細胞が時間をかけて

the viruses they have been exposed to.

記録する仕組みです

And importantly, those bits of DNA are passed on to the cells' progeny,

重要なのは DNA断片の情報は 後世の細胞に引き継がれるので

so cells are protected from viruses not only in one generation,

１世代だけでなく 何世代にも渡り

but over many generations of cells.

細胞をウイルスから守れることです

This allows the cells to keep a record of infection,

このようにして 感染が記録されます

and as my colleague, Blake Wiedenheft, likes to say,

同僚のブレイク・ウィンハフト曰く

the CRISPR locus is effectively a genetic vaccination card in cells.

CRISPRの座位は細胞における 遺伝子的なワクチンといえるでしょう

Once those bits of DNA have been inserted into the bacterial chromosome,

DNA断片が 細菌の染色体に挿入されると

the cell then makes a little copy of a molecule called RNA,

細胞は転写により RNAという分子を生成します

which is orange in this picture,

図ではオレンジ色で示されており

that is an exact replicate of the viral DNA.

ウイルスDNAの正確な複製となっています

RNA is a chemical cousin of DNA,

RNAはDNAの 化学的な従兄弟のようなもので

and it allows interaction with DNA molecules

配列が一致するDNA分子と

that have a matching sequence.

相互作用します

So those little bits of RNA from the CRISPR locus

CRISPR座位から複製されたRNA断片は

associate -- they bind -- to protein called Cas9,

Cas9とよばれるタンパク質と結合します

which is white in the picture,

図の白い部分です

and form a complex that functions like a sentinel in the cell.

これらは細胞内の監視役的な 複合体を作り

It searches through all of the DNA in the cell,

細胞内に浸入したDNAを隅々まで走査し

to find sites that match the sequences in the bound RNAs.

複合体内のRNA配列と 一致する部位を探します

And when those sites are found --

部位が検出されると―

as you can see here, the blue molecule is DNA --

ご覧の青い分子がDNAですが―

this complex associates with that DNA

この複合体がDNAと結合し

and allows the Cas9 cleaver to cut up the viral DNA.

次にCas9がウイルスDNAを 切断します

It makes a very precise break.

とても正確に切断するのです

So we can think of the Cas9 RNA sentinel complex

ですから監視役のCas9 RNA複合体は

like a pair of scissors that can cut DNA --

DNAを切断できる ハサミと捉えることができます

it makes a double-stranded break in the DNA helix.

Cas9はらせん構造を持った DNAの二本鎖を切断します

And importantly, this complex is programmable,

重要なのは 複合体はプログラム可能なのです

so it can be programmed to recognize particular DNA sequences,

特定のDNA配列を認識するよう プログラムし

and make a break in the DNA at that site.

その部位でDNAを切断できます

As I'm going to tell you now,

お話ししようとしているのは

we recognized that that activity could be harnessed for genome engineering,

この仕組みをゲノム工学に応用でき

to allow cells to make a very precise change to the DNA

切断する部位で

at the site where this break was introduced.

細胞のDNAを精密に 変更できることです

That's sort of analogous

まるでワープロで

to the way that we use a word-processing program

文書の打ち間違いを

to fix a typo in a document.

修正するかのようです

The reason we envisioned using the CRISPR system for genome engineering

我々がゲノム工学において CRISPRシステムに期待を抱く理由は

is because cells have the ability to detect broken DNA

細胞は壊れたDNAを検出し

and repair it.

修復できるからです

So when a plant or an animal cell detects a double-stranded break in its DNA,

植物や動物の細胞は DNA二本鎖切断を検出し

it can fix that break,

その切断箇所を修復します

either by pasting together the ends of the broken DNA

１つの仕組みは DNA切断部分の両末端に

with a little, tiny change in the sequence of that position,

僅かな修正を施し結合するもので

or it can repair the break by integrating a new piece of DNA at the site of the cut.

別の仕組みは 切断箇所に 新たなDNA断片を挿入するやり方です

So if we have a way to introduce double-stranded breaks into DNA

DNA二本鎖を正確な場所で 切断することが出来れば

DNA二本鎖を正確な場所で 切断することが出来れば

at precise places,

we can trigger cells to repair those breaks,

細胞による 切断部分の修復を促し

by either the disruption or incorporation of new genetic information.

遺伝子の破壊や 新しい遺伝情報の 組み込みが可能になります

So if we were able to program the CRISPR technology

DNAのCRISPR技術により

to make a break in DNA

例えば嚢胞性線維症を引き起こす 突然変異が生じた部位か

at the position at or near a mutation causing cystic fibrosis, for example,

その近くでDNAを切断するようなことが プログラム化できれば

we could trigger cells to repair that mutation.

細胞による突然変異株の修復を 促すことができるでしょう

Genome engineering is actually not new, it's been in development since the 1970s.

ゲノム工学は新しい技術ではなく 1970年代から開発され

We've had technologies for sequencing DNA,

DNAの配列読取り､複写､操作が 可能になりました

for copying DNA,

DNAの配列読取り､複写､操作が 可能になりました

and even for manipulating DNA.

DNAの配列読取り､複写､操作が 可能になりました

And these technologies were very promising,

このような技術は有望視される一方で

but the problem was that they were either inefficient,

効率が悪かったり

or they were difficult enough to use

使い方がとても難しいという 問題がありました

that most scientists had not adopted them for use in their own laboratories,

そのため 科学者の多くは 研究では採用することなく

or certainly for many clinical applications.

もちろん臨床に 応用されることも殆どありませんでした

So, the opportunity to take a technology like CRISPR and utilize it has appeal,

だから 比較的簡単なCRISPR技術は

魅力的なのです

because of its relative simplicity.

We can think of older genome engineering technologies

古くなったゲノム工学の技術は

as similar to having to rewire your computer

新しいソフトを導入するたびに

each time you want to run a new piece of software,

配線をやり直すPCのようなものですが

whereas the CRISPR technology is like software for the genome,

CRISPR技術とは ゲノムのためのソフトのようなものです

we can program it easily, using these little bits of RNA.

RNA断片を使って 簡単にプログラムできます

So once a double-stranded break is made in DNA,

DNA二本鎖を切断すれば

we can induce repair,

修復を誘導することができます

and thereby potentially achieve astounding things,

それゆえ驚異的な力を秘めています

like being able to correct mutations that cause sickle cell anemia

例えば鎌状赤血球貧血や ハンチントン病を起こす突然変異を

or cause Huntington's Disease.

正常化できるのです

I actually think that the first applications of the CRISPR technology

実際 私はCRISPR技術が 最初に使われるのは

are going to happen in the blood,

血液だろうと思っています

where it's relatively easier to deliver this tool into cells,

固体状の組織に比べ このようなツールが

compared to solid tissues.

細胞内に届きやすいからです

Right now, a lot of the work that's going on

現在 ヒトの疾患の研究のための

applies to animal models of human disease, such as mice.

ラットなどの実験動物を用いた 実験が繰り返し行われています

The technology is being used to make very precise changes

この技術によって 改変が正確にできるので

that allow us to study the way that these changes in the cell's DNA

このようなDNAの改変が 一組織や生物全体に

affect either a tissue or, in this case, an entire organism.

どのような影響を与えるのかを 研究することができます

Now in this example,

例えば この例では

the CRISPR technology was used to disrupt a gene

CRISPR技術を使って マウスの毛を黒くする遺伝子の

by making a tiny change in the DNA

DNAに微量な変化を与えて

in a gene that is responsible for the black coat color of these mice.

機能をノックアウトしました

Imagine that these white mice differ from their pigmented litter-mates

これらの白いマウスが 色の付いたひと腹の兄弟と異なるのは

by just a tiny change at one gene in the entire genome,

ゲノムの中の遺伝子の１つを 僅かに変化させたからですが

and they're otherwise completely normal.

その他は完全に正常です

And when we sequence the DNA from these animals,

マウスのDNAの配列を読み取ると

we find that the change in the DNA

CRISPR技術を使って

has occurred at exactly the place where we induced it,

DNAの改変を誘導した まさに その部位が

using the CRISPR technology.

変化していると分かりました

Additional experiments are going on in other animals

他の動物でも実験を行っており

that are useful for creating models for human disease,

人間の疾患モデルの作成に 役立っています

such as monkeys.

例えばサルがそうです

And here we find that we can use these systems

このような手段によって

to test the application of this technology in particular tissues,

特定の組織に対する この技術の適用可能性―

for example, figuring out how to deliver the CRISPR tool into cells.

例えばCRISPRツールを細胞に導入する方法の 解明に利用できることがわかりました

We also want to understand better

また もっとよく理解したい点は

how to control the way that DNA is repaired after it's cut,

切断後のDNAの修復を コントロールする方法や

and also to figure out how to control and limit any kind of off-target,

標的としていない部位への影響を コントール、抑制し

or unintended effects of using the technology.

予期せぬ作用が 起こらないようにする方法です

I think that we will see clinical application of this technology,

私はこの技術の臨床への応用が—

certainly in adults,

もちろん成人が対象ですが—

within the next 10 years.

10年以内に行われると思います

I think that it's likely that we will see clinical trials

この期間で臨床試験ができる 可能性は高いですし

and possibly even approved therapies within that time,

治療の認可さえ下りるかもしれません

which is a very exciting thing to think about.

こういうことを考えると とてもワクワクします

And because of the excitement around this technology,

この技術への期待感が高まるにつれ

there's a lot of interest in start-up companies

CRISPR技術の商業化を目論む 新興企業や

that have been founded to commercialize the CRISPR technology,

これらの企業に投資している

and lots of venture capitalists

多くのベンチャー投資家が

that have been investing in these companies.

強い関心を示しています

But we have to also consider

忘れてならないのが

that the CRISPR technology can be used for things like enhancement.

CRISPR技術により 身体の機能強化が可能になることです

Imagine that we could try to engineer humans

想像してみてください

that have enhanced properties, such as stronger bones,

ヒトの遺伝子を操作することで 骨をもっと強くしたり

or less susceptibility to cardiovascular disease

心疾患になりにくくしたり

or even to have properties

または 我々が希望する特性を

that we would consider maybe to be desirable,

得ることすら可能になるかもしれません

like a different eye color or to be taller, things like that.

例えば目の色を変えたい 背が高くなりたいといったことなどです

"Designer humans," if you will.

望めば「人間のデザイン」もできるでしょう

Right now, the genetic information

今のところ どの遺伝子がどんな特性を

to understand what types of genes would give rise to these traits

高めるのかという遺伝情報は

is mostly not known.

ほとんどわかっていません

But it's important to know

知って頂きたいのは

that the CRISPR technology gives us a tool to make such changes,

そういった知識が得られるようになれば CRISPR技術によって

once that knowledge becomes available.

そのような変化を作りだすことが 出来るということです

This raises a number of ethical questions that we have to carefully consider,

これにより 慎重に考慮すべき 多くの倫理的問題も生じます

and this is why I and my colleagues have called for a global pause

そのため 私と同僚は 臨床でCRISPR技術が

in any clinical application of the CRISPR technology in human embryos,

ヒトの胚に応用される前に 世界規模での待ったをかけているのです

to give us time

時間をかけて

to really consider all of the various implications of doing so.

ヒトへの応用による 様々な影響を考えるためです

And actually, there is an important precedent for such a pause

事実 このような中断には 1970年代から続く

from the 1970s,

重要な先例があります

when scientists got together

科学者が一体となって

to call for a moratorium on the use of molecular cloning,

分子クローニングについて その安全性が十分に検証され

until the safety of that technology could be tested carefully and validated.

有効性が確認されるまで その使用に待ったをかけたのです

So, genome-engineered humans are not with us yet,

ですからゲノム操作を受けた 人間はまだ存在しませんが

but this is no longer science fiction.

もはやSFだけの話ではないのです

Genome-engineered animals and plants are happening right now.

ゲノム操作をした 動物や植物はいるのです

And this puts in front of all of us a huge responsibility,

このことは重い責任 すなわち

to consider carefully both the unintended consequences

科学の躍進による 意図した結果だけでなく

as well as the intended impacts of a scientific breakthrough.

意図しない悪影響について 熟慮することを 我々に迫っています

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）

(Applause ends)

Bruno Giussani: Jennifer, this is a technology with huge consequences,

ブルーノ・ジュサーニ： ジェニファーさん ご指摘のとおり 重大な影響を

as you pointed out.

及ぼし得る技術ですよね

Your attitude about asking for a pause or a moratorium or a quarantine

この問題に待ったをかけ 検証することは

is incredibly responsible.

とても責任のある行動だと思います

There are, of course, the therapeutic results of this,

これには もちろん 治療として役立つ一方で

but then there are the un-therapeutic ones

治療とは無関係なものもありますが

and they seem to be the ones gaining traction,

そちらの方が 特にメディアの関心を

particularly in the media.

集めているようです

This is one of the latest issues of The Economist -- "Editing humanity."

『エコノミスト』の最新号でも 「ヒトを編集する」として取り上げられています

It's all about genetic enhancement, it's not about therapeutics.

それらは遺伝子を強化することばかりで 治療について語られていません

What kind of reactions did you get back in March

技術のヒトへの応用に待ったをかけ

from your colleagues in the science world,

熟考すべきと３月の学会で提案した時

when you asked or suggested

同僚達の反応は

that we should actually pause this for a moment and think about it?

どのようなものだったのでしょうか？

Jennifer Doudna: My colleagues were actually, I think, delighted

ジェニファー：同僚達はこの問題について

to have the opportunity to discuss this openly.

自由に議論できる機会を得て 喜んでいたと思います

It's interesting that as I talk to people,

同僚の科学者や他の人と話すと

my scientific colleagues as well as others,

同僚の科学者や他の人と話すと

there's a wide variety of viewpoints about this.

色々な見方があることが分かり 面白いです

So clearly it's a topic that needs careful consideration and discussion.

明らかに 検討や話し合いを 重ねていく必要のあるトピックです

BG: There's a big meeting happening in December

ブルーノ：ジェニファーさん達の 呼びかけで 12月に

that you and your colleagues are calling,

全米科学アカデミーや他の組織と共同で

together with the National Academy of Sciences and others,

大きな会議を開かれますが

what do you hope will come out of the meeting, practically?

実際どんな期待をされていますか？

JD: Well, I hope that we can air the views

ジェニファー：多様な個人や 利害関係がある人々

of many different individuals and stakeholders

この技術の責任ある活用方法を 考えようとする人々の

who want to think about how to use this technology responsibly.

意見を交流できればと思っています

It may not be possible to come up with a consensus point of view,

見解の一致に至ることはないでしょうが

but I think we should at least understand

このまま押し進めた時に 起こり得る問題が何なのかを

what all the issues are as we go forward.

少なくとも理解しておくべきなのです

BG: Now, colleagues of yours,

ブルーノ：ハーバード大学医学校の

like George Church, for example, at Harvard,

ジョージ・チャーチら あなたの同僚達は

they say, "Yeah, ethical issues basically are just a question of safety.

「倫理的問題とは基本的に 安全性の問題に過ぎない」と言います

We test and test and test again, in animals and in labs,

「動物や研究室でテストにテストを重ね

and then once we feel it's safe enough, we move on to humans."

十分安全だという確信を持って初めて ヒトを扱うんだ」と

So that's kind of the other school of thought,

彼らは チャンスを生かして

that we should actually use this opportunity and really go for it.

研究を推進すべきだという 立場のようです

Is there a possible split happening in the science community about this?

このことで 学会が 分断する可能性はあるのでしょうか？

I mean, are we going to see some people holding back

つまり ある科学者は倫理的な懸念から

because they have ethical concerns,

研究を自制し

and some others just going forward

別の科学者は 国の規制が緩いか

because some countries under-regulate or don't regulate at all?

全くないせいで 研究を推進するという 状況は生じるでしょうか？

JD: Well, I think with any new technology, especially something like this,

ジェニファー：どの様な新しい技術でも 特にこのような技術には

there are going to be a variety of viewpoints,

様々な見解があるもので

and I think that's perfectly understandable.

私はそういうものだと思っています

I think that in the end,

私は最終的には

this technology will be used for human genome engineering,

この技術はヒトゲノム工学で 使用されると思いますが

but I think to do that without careful consideration and discussion

これに伴うリスクなどについて

of the risks and potential complications

議論を重ねた上で移行しないと

would not be responsible.

無責任なものになると思います

BG: There are a lot of technologies and other fields of science

ブルーノ：CRISPR技術のように 飛躍的に発展した

that are developing exponentially, pretty much like yours.

技術や科学の分野は たくさん存在します

I'm thinking about artificial intelligence, autonomous robots and so on.

例えば 人工知能や自律ロボットなどです

No one seems --

それなのに 誰も—

aside from autonomous warfare robots --

戦争用自律ロボットを除いて

nobody seems to have launched a similar discussion in those fields,

誰も待ったをかけて 話し合いの場を

in calling for a moratorium.

持とうとしないのです

Do you think that your discussion may serve as a blueprint for other fields?

この話し合いが他の分野での 青写真となると思いますか？

JD: Well, I think it's hard for scientists to get out of the laboratory.

ジェニファー：科学者が研究室の外に 出ていくのは難しいと思います

Speaking for myself,

私自身も

it's a little bit uncomfortable to do that.

少々落ち着きません

But I do think that being involved in the genesis of this

しかし こういう黎明期に関わると

really puts me and my colleagues in a position of responsibility.

同僚や私の中に責任感が生まれます

And I would say that I certainly hope that other technologies

だから他の技術でも

will be considered in the same way,

話し合いの場が持たれることを望んでいます

just as we would want to consider something that could have implications

生物学以外の分野においても 新技術の及ぼし得る影響についても

in other fields besides biology.

同様に熟慮されたらと願っています

BG: Jennifer, thanks for coming to TED.

ブルーノ：TEDでの講演 ありがとうございました

JD: Thank you.

ジェニファー：ありがとうございました

(Applause)

（拍手）