分子医学の急進展:遺伝子を
中心として
1 研究小史
• 19世紀中葉をすぎると、核の中に染色体
chromosomeが発見された
• 1865 Mendelが遺伝の基本法則を発見し、遺
伝子の概念を提唱
• 1869 Miescher バーゼルの病院で膿=白血
球からDNAを発見、核酸nucleic acidと命名
• 1900 メンデルの再発見、変異体の作成など
実験遺伝学が始まる
• 20世紀前半は酵素の研究が主、核酸は重要と
されなかったが、DNAとRNAがあるとわかった
研究小史(続)
• 1944 Averyはニューヨークの病院で遺伝子の本体は
DNAであることを証明(ほとんど無視された)
• 1950頃 Todd(英)が核酸の化学構造を決定
• Chargaff(米)はDNAの塩基組成の間にA=T、G=Cが成
立することを発見
• 1952 Harshey、Chaseがファージを使い遺伝子はDNA
であることを証明
• 1953 WatsonとCrickによるDNA二重らせん構造の発
見、X線回折像と並んでChargaffの法則がカギだった
細胞内ではB型が主
右巻き、逆平行ラセン
5’ 3’
1ターンは10塩基対
長さは3.4nm、
だからヒトの染色体
(全部で30億塩基対)
の全DNAは3億回転、
(3X109/10=3億)
5’
3’
その全長は約1メート
ルの長さである
遺伝子は正確に複製される
鋳型合成
研究小史(続々)
• 1964 HollyがtRNAの塩基配列を決定することに成功
(初の核酸の一次構造決定)
• 1972 遺伝子工学=遺伝子操作技術の完成
• 1974 DNA組み換え実験の停止
• 1975 Sanger ファージΦX174の遺伝子DNAの全塩基
配列を決定
• 1982 transgenic遺伝子移入型動物、 マウス受精卵の核
にラットの成長ホルモンの遺伝子DNAを注入
• 1990 ヒトゲノム計画開始
• 2001 2月 ヒトゲノム計画の事実上の完了
2003 4月 ヒトゲノム終結宣言
ヒトゲノム計画
• 2001 2月 セレラ社の介入によりヒトゲ
ノム計画の事実上の完了
2003 4月 ヒトゲノム終結宣言
• 当初の予想より小さく32億塩基対からなる
• 遺伝子の総数は3万-3万5千と推定
• 個人差は0.1%、300万塩基 → 遺伝子
診断、テーラーメイド医療
• 最近は1個人のゲノムも決められる
3 遺伝子操作・遺伝子工学
• 1 切り出す:制限酵素
• 2 つなぐ:リガーゼ(酵素)
• 3 増幅する:PCR法(DNAポリメラーゼ)
• 4 導入する:ベクター(プラスミド、ウィル
ス)
PCR法の利用
• 基礎研究に不可欠な研究手法である
配列決定、遺伝子操作に不可欠
• 遺伝子診断
• 遺伝子治療
• 新品種の作成
• 親子判定
• 生物分類学、生態学
• 犯罪捜査
• 遺跡研究
問題点
• 1 感度がよすぎる=汚染の問題 かって
恐竜の遺伝子DNAと思われていたのは実
験している人のDNAだった?
• 2 塩基対のエラーが生じる いろいろな手
法が開発され改善されきている
• 3 試料毎に最適条件が異なる
4 遺伝子診断
• 現代の主要な病気は遺伝子病
• 遺伝子上の書き誤り → 変異 → 多く
は“正常” 時に致死的 まれに先天性異
常
• 例 鎌形赤血球貧血、フェニルケトン尿症
遺伝子診断
• PCR法による遺伝子DNAの増幅
• Blot法による変異の検出
• SNPS 一塩基多型 個人ごとの遺伝子の違い
• お酒に強い人、弱い人
• 胃潰瘍の治療薬オメプラゾールはシトクローム
P450の遺伝子のG→A変換で副作用が違う
• β3アドレナリン受容体 Trp64は肥満しにくいが
Arg64は倹約型
テーラーメイド医療
• 個人の遺伝子に応じた医療
疾病の予防
副作用のより少ない投薬、効果的な投薬
• すでに個人のゲノム情報を決めることは始
まっている
• 問題点 個人情報、経費
5 遺伝子治療
• 1980 Klein 初の遺伝子治療
• 1990 正式に遺伝子治療開始 NIH
ADA症
• 1995 北大ADA欠損症の治療
• 問題はベクター
倫理的制約・技術的制約
• 生殖細胞の加工はしない
• 審査 → 公開
• 追跡調査
• ベクターなど技術的な制約が多い
6 ピジェネティクスEpigenetics
• エピジェネティクス:遺伝子が変化して同じ遺伝子でも
性質が違ってくること
• DNA配列の変化を伴うことなく後天的な作用により変
異が生じる機構があり、同じ遺伝子を持っていても個
体や細胞は個々に違った性質を持つようになる
• 主要な機構として、①DNA塩基のメチル化による遺伝
子発現の変化、②ヒストンの化学修飾による遺伝子発
現の変化 などが知られている
• エピジェネティクスの変異は同じ個体内での、部位や
個体の発生や分化に関する時間軸上の違いを生じる
• エピジェネティクスによる遺伝子の発現調節は、ガン、
ある種の遺伝病(例 Angelman’sシンドローム)と深く
関連
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その4