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生化学・生物医化学

ゲノム編集（CRISPR）

CRISPR–Cas系はガイド依存の核酸認識を、プログラム可能なゲノム標的化技術へ応用する。

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直観直観：中心となる考え

CRISPR–Cas系はガイド依存の核酸認識を、プログラム可能なゲノム標的化技術へ応用する。

模式図を操作しよう。概念を示すもので、実験的証拠の代用ではない。

学校基礎：重要概念と初歩的な応用

定義: 基本概念

SpCas9はPAM近傍の標的にガイドRNAで結合し、二本鎖切断を生じる。NHEJは挿入欠失を生み、HDRはドナー鋳型を利用できる。

細菌の適応免疫由来CRISPR系では、ガイドRNAがCas9などのヌクレアーゼと組になる。二本鎖切断は細胞修復で解決され、末端結合は遺伝子破壊、相同組換え修復は編集を書き込む傾向がある。

用語と意味
用語解釈
ガイドRNACasタンパク質を相補標的へ導く短いRNA。
PAM多くのCasヌクレアーゼが標的近傍に必要とする短いDNAモチーフ。
HDRドナー鋳型を用いる相同組換え修復。

例: 考えてみよう

同じCRISPRヌクレアーゼでも細胞によって異なる配列結果が生じるのはなぜか。

解答

ヌクレアーゼは損傷を作るが、修復経路、細胞周期、ドナーの有無、局所配列が最終アレルを左右する。

大学大学：定量的な記述

guide RNA+Cas9+PAM-adjacent target→DNA break\text{guide RNA}+\text{Cas9}+\text{PAM-adjacent target}\rightarrow\text{DNA break}

編集結果は切断だけでなく、ガイド結合速度、PAMの有無、クロマチン接近性、修復経路の偏りに依存する。

上級発展：仮定と機構の詳細

SpCas9以外にもCas12a、ベースエディター、プライムエディター、エピゲノムエディターがあり、PAM範囲・切断形態・精度・送達制約のトレードオフが異なる。

研究研究最前線：未解決課題と現在の実践

参考文献