カリフォルニア大学リヴァーサイド校の昆虫学者であるオマー・アクバリは毎朝、仕事を始める前に気密室を抜け、少なくとも6つの密閉扉を通過しなければならない。彼が扱うのは、世界一危険な生物、「ネッタイシマカ」（学名「Aedes aegypti」）である。

この蚊が媒介する感染症で、毎年何百万人もの人々が命を落とす。しかし、この厳重なセキュリティはそのためではない。アクバリが研究している蚊には、誤って外界に解き放たれるべきでない「自爆スイッチ」を組み込まれているのだ。

アクバリが開発中の技術は、遺伝子ドライヴと呼ばれるものである。これはいわば進化を超高速化する手段で、特定の遺伝的変異をわずか数世代のうちに個体群全体に広めることができる。研究者たちは、この強力なツールを使えば、マラリアやデング熱、ジカ熱といった伝染病を根絶できると考えている。

だが、米国防総省は別の見方をしている。この技術は、国家安全保障上の問題だというのだ。

遺伝子ドライヴ研究に世界で最も資金を投じるDARPA

米国の情報機関を統括するジェームズ・クラッパー米国家情報長官（当時）は2016年、「大量破壊・拡散兵器」に関する脅威のひとつとして遺伝子編集をリストアップした。米国防高等研究計画局（DARPA）は17年7月、4年間で6,500万ドルの予算を7つの研究チームによる遺伝子編集技術開発に配分した（そのうちひとつがアクバリのチームだ）。

これによりDARPAは、遺伝子ドライヴ研究に出資する世界最大の政府機関となった。予算の大部分は、事故または悪意により、予期せぬ遺伝子ドライヴが環境中に漏洩することを防ぐための、より安全なシステムの設計やツール開発に使われる見込みだ。

このような脅威は、研究者たちが当初考えていた以上にリアルなものかもしれない。ハーヴァード大学の生物学者ケヴィン・エスヴェルトが、新たに発見された遺伝子編集技術CRISPR［日本語版記事］によって遺伝子ドライヴを起こすアイデアを最初に提唱したとき、彼の頭にあったのは「種の絶滅」だ。

具体的には、絶滅危惧種が地球上から消え去るのを防ぐため、資源を巡って競合する外来種の個体群に繁殖力を低下させる遺伝子を広める、というものだ。保全生物学者たちは、このアイディアを受け入れて推進し、ハワイ、ニュージーランド、カリフォルニア州ファラロン諸島の在来鳥類を守る手段として、遺伝子ドライヴの導入を検討している。だがいまになって、エスヴェルトは時期尚早だと警鐘を鳴らしている。

「安全な遺伝子ドライヴ」を実現させる必要性

エスヴェルトの主張は、新たな数理モデル研究に基づいている。彼は共同研究者とともに、17年11月16日付けで研究結果をプレプリント（査読前原稿）サーヴァー「bioRxiv」に発表した。

CRISPRにミスが起こる頻度や、耐性変異の出現する確率といった要因を考慮したところ、遺伝子ドライヴは破滅的な結果につながりかねないことが示されたのだ。ほんの数個体の遺伝子組換え生物が、生態系に取り返しのつかない変化をもたらしうる。エスヴェルトは、この技術が本質的に危険なものとは考えていないものの、その応用にはきわめて慎重になる必要がある、と説いている。

「遺伝子ドライヴ技術の主要リスクは社会的なものです」と、彼は言う。「密室で行われる倫理的でない研究、根拠のない恐れ、承認を得ない遺伝子ドライヴの推進などは、科学とガヴァナンスに対する一般大衆の信頼を失墜させるでしょう」

エスヴェルトはいまも、遺伝子ドライヴは絶滅危惧種の保護や公衆衛生上の危機管理に有効な手段になりうると考えている。だが、研究者たちはまず、この技術をより安全なものにしなければならない。そこにDARPAの研究資金を活用するのだ。

つい最近まで、遺伝子ドライヴはほぼ理論上の存在であり、「安全な遺伝子ドライヴ」となればなおさらだった。だが、新たに資金を得たエスヴェルトやアクバリのような研究者たちは、パズルのピースをつなぎ合わせ、現実世界での実験に進もうとしている。

最初につくられたのは、受精の瞬間から遺伝子編集装置をDNAに組み込まれた昆虫だ。アクバリは世界で初めて、細菌のCas9酵素をエンコードしたネッタイシマカをつくりだし、17年11月14日付けで米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載された論文で発表した。

CRISPR/Cas9による遺伝子編集で眼の色素の関連遺伝子を欠損させた結果、この蚊は通常の黒ではなく白い眼をもって生まれた。PHOTOGRAPH COURTESY OF MICHELLE BUI/UC RIVERSIDE

Cas9は、遺伝子編集技術のうちDNAの切断を担う部分だ。アクバリの研究チームが、残りの半分である少々のガイドRNAを胚に注入しさえすれば、Cas9の真骨頂であるDNA切断は自動的に行われる。

表皮の色素遺伝子を欠損させた蚊は、本来の黒から黄色になった。翅の発生にかかわる遺伝子なら飛べない吸血鬼が誕生する。ヒトの血を吸いたくても、がんばって歩くしかない。

こうした遺伝子操作は単なるデモンストレーションだ。しかし、Cas9を組み込んだ実験個体は、蚊の個体群にどんな介入が可能かを知るための重要なツールとなる。

研究者の推定によれば、ネッタイシマカのゲノムのうち、解読できているのは約5パーセントにすぎない。つまり、蚊の遺伝子の大部分が実際に何をしているのかは誰も知らない。

いずれは、蚊の口をマラリア原虫にとって居心地のいい住処にしている遺伝子や、ヒトの血液への興味を失わせるスイッチが見つかるかもしれない。最終目標は、ネッタイシマカと、この種を含む生態系に与える影響を最小限に抑えつつ、伝染病を撲滅することだ。「神の手」を使うなら、器用でなくてはならない。

こうした遺伝子組み換え系統は、蚊の生理的特性の研究の推進に役立つだけでなく、効果的な遺伝子ドライヴ技術を確立するための重要な一歩になる。CRISPRでは通常、Cas9とガイドRNAを、塩基配列上の同じ位置に発現させる必要がある。だがそうすることで、ドライヴシステムが侵略性を帯び、制御不能に陥る恐れがある。

回避するひとつの方法が、これらの構成要素をゲノムのなかで分離させておくことだ。通常よりも侵略性が低いこの手法は、分断遺伝子ドライヴ（split-gene drive）と呼ばれ、アクバリはまさにその研究を行っている。

安全に遺伝子編集を行う難しさ

アクバリのチームは、すでにCas9系統の蚊とガイドRNAを組み込んだ蚊を交配し、このプロセスの実験に着手している。「このタイプの遺伝子ドライヴを拡散させるには、Cas9系統を個体群に導入し続けることが必要です。その結果、実験室での設定に限定され、野生下で自己制御されるものになります。遺伝子ドライヴが働くには、個体群中にCas9が存在しなければならず、そのCas9はメンデル遺伝の法則に従うからです」

遺伝子ドライヴの影響を制御するもうひとつの方法は、「デイジードライヴ」と呼ばれるものだ。エスヴェルトはDARPAの助成を受け、線虫を使ってこの技術を開発している。これは、遺伝子という燃料を自然消滅させるかたちで線虫に組み込むというものだ。

遺伝子を3つ以上のパーツに分割し、それらを数珠つなぎにすることで、目的の変異は導入直後に急速に拡散するが、しばらくすると消滅する。これにより、時間的にも空間的にも限定された形で遺伝子編集を行うことができる。少なくとも、理論上はそういうことだ。

これ以外にもDARPAの助成を受けた研究グループが、遺伝子編集システムに不具合が生じたり生物テロとして意図的に放出されたりした場合に備えて、安全装置の開発を行っている。ブロード研究所とハーヴァード大学医学大学院の研究チームは、CRISPR-Cas9やTALENsといった遺伝子編集機構をブロックする、オフスイッチ機能をもつ化学物質のスクリーニングとデータベース化を進めている。

カリフォルニア大学バークレー校では、ジェニファー・ダウドナのチームが、望まない遺伝子編集作用を抑制する「抗CRISPRたんぱく質」を特定し、問題の起こらない遺伝子ドライヴをデザインしようとしている。軍の関与により、一般大衆からはCRISPRによる「蚊の兵器化」を懸念する声が一部であがっている。だがエスヴェルトは、遺伝子ドライヴ技術の開発を安全に進めるには、少なくともいまのところ、国防予算に頼るしかないと考えている。

DARPAの研究プログラムは、遺伝子ドライヴ技術を組み込んだ生物の野外放出を明確に禁止している。また、プログラム参加者は、厳しいバイオセーフティ基準を満たした環境で研究に従事することを義務づけられている。だからこそ、アクバリは入退室のたびに6つのドアを通るのだ。

いつの日か、分子レベルの安全装置が開発されれば、もっと気楽に出入りできるようになるかもしれない。だがいまのところ、実験室の遺伝子ドライヴを外の世界から安全に隔離するには、これが最善の策なのだ。