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バイオインフォマティックス技術者試験、情報処理試験など、IT系の試験を基礎から勉強します。また、Javaなどプログラミングを勉強します。

【BI技術者認定試験対策】狙った遺伝子をピンポイント改変!「遺伝子ターゲティング」を攻略

相同組み換え(Homologous Recombination)の仕組みを利用して、ゲノム上の特定の遺伝子(DNA配列)を狙い通りに破壊・改変するバイオテクノロジーの手法について整理しましょう。

1. 問題:相同組み換えによる特定の遺伝子改変技術

【 問題 】 相同組み換えの性質を利用して、細胞内の特定のDNA塩基配列を狙い通りに置換・破壊・改変し、特定の遺伝子機能をノックアウト(破壊)したりノックイン(挿入)したりする技術を何と呼ぶでしょうか?

① 遺伝子ターゲティング   ② 遺伝子スクリーニング   ③ ゲノムアナリティクス   ④ DNAマイクロアレイ

2. 正解:遺伝子操作技術に関する正解

正解: ① 遺伝子ターゲティング(Gene Targeting)

3. 解説:狙ったサイト(位置)をピンポイントで書き換える

従来のランダムな遺伝子導入とは異なり、相同組み換えを用いることで「ゲノム上の特定の住所(遺伝子座)」を指定して正確に配列を改変することができます。

[ 遺伝子ターゲティングの代表例と進化 ]
ノックアウトマウスの作製:ES細胞に対して相同組み換えを起こすベクトルを導入し、目的の遺伝子を破壊(ノックアウト)したモデルマウスを作製する技術(ノーベル医学生理学賞受賞)。
CRISPR/Cas9(ゲノム編集)との関係:近年では、CRISPR/Cas9などで目的の位置のDNAを二本鎖切断(DSB)し、ドナーDNAを用いた「HDR(相同組み換え修復)」を誘発させることで、極めて高い効率での遺伝子ターゲティングが可能になっています。

1. 試験のポイント: 「相同組み換えを使って」「特定のDNAの塩基配列を改変・狙い撃ちする」という記述があれば「遺伝子ターゲティング」が正解です。ノックアウト(機能破壊)やノックイン(機能挿入)の基盤技術として頻出の用語です。
2. バイオインフォの視点: ターゲティング用のベクター(ターゲティングベクター)を設計する際、相同領域(Homology Arm)の長さや塩基配列の選択が成功率を大きく左右します。バイオインフォマティクスでは、ゲノムブラウザを用いてオフターゲット(目的外の位置へのアライメント)が発生しない相同領域を特定したり、制限酵素切断部位やマーカー遺伝子(ネオマイシン耐性遺伝子等)の最適な挿入位置をイン・シリコで設計します。


4. まとめ

「相同組み換えを使って対象DNAの塩基配列を改変=遺伝子ターゲティング」です。システム開発で言えば、プログラム全体の再ビルドではなく、特定のメモリアドレスやソースコードの関数に対して「ピンポイントで修正パッチ(Diff)を当てる(Hotfix)」ような高精度な更新処理ですね!


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