遺伝子組換え・ゲノム編集実験

マイクロ流体技術を活用した遺伝子組換え・ゲノム編集実験

マイクロ流路チップおよびマイクロドロップレット技術を活用した遺伝子組換え・ゲノム編集実験は、ゲノム編集研究におけるスループットと再現性を大きく向上させています。遺伝子編集と細胞単離を統合することで、研究効率の向上と試薬・コスト削減を同時に実現できる点が特長です。これらの技術は、個別化医療、標的薬物送達、細胞治療といった応用分野において重要な基盤技術となりつつあります。

ゲノム編集技術とは

ゲノム編集技術とは、生物のゲノム上に存在する特定のDNA配列を標的として、挿入・欠失・置換などの改変を高精度に行う技術です。目的遺伝子の機能解析や、疾患関連遺伝子の改変など、基礎研究から応用研究まで広く利用されています。

CRISPR-Cas9 ゲノム編集

代表的なゲノム編集技術

CRISPR-Cas9
現在最も広く使用されているゲノム編集技術です。ガイドRNAが標的DNA配列を認識し、Cas9タンパク質がその配列を切断することで、高効率な遺伝子改変を実現します。多様な生物種に適用可能であり、研究用途から応用開発まで広く利用されています。

TALEN
Transcription Activator-Like Effector Nucleases の略で、特定のDNA配列を認識するタンパク質ドメインとヌクレアーゼを融合した人工酵素です。標的特異性が高く、CRISPRと並ぶ高精度ゲノム編集技術として利用されています。

ZFN
Zinc Finger Nucleases の略で、DNA結合ドメインと切断ドメインから構成される人工ヌクレアーゼです。歴史的に初期のゲノム編集技術であり、現在も一部用途で活用されています。

遺伝子組換え・ゲノム編集技術の主な応用分野

  • 医療分野：遺伝性疾患研究、治療法開発、細胞治療基盤技術
  • 農業分野：耐病性・耐環境性作物の開発、育種効率の向上
  • バイオプロセス：バイオ燃料、酵素、医薬品生産株の改良

マイクロドロップレット技術を用いたゲノム編集実験の利点

  • 高効率なカプセル化と送達：細胞とCRISPR試薬を単一ドロップレット内に封入することで、編集成分の正確な導入が可能になります。マイクロ流路中の狭窄構造を利用したメカノポレーションは、細胞膜および核膜に一時的な孔を形成し、高効率な取り込みを実現します。
  • ハイスループット化：毎秒数千規模の均一ドロップレット生成により、並列的なゲノム編集実験が可能です。
  • 試薬使用量の最小化：微小体積反応により、高価な編集試薬の消費量を大幅に削減できます。
  • 高い細胞生存率：剪断応力や物理負荷が低く、編集後の細胞生存率が高く維持されます。

シングルセル ドロップレットジェネレーター DMSCS

シングルセル ドロップレットジェネレーター DMSCS は、シングルセル単離とドロップレット形成を高精度に行う研究用装置です。ゲノム編集後の細胞評価や、単一細胞レベルでの機能解析を効率的にサポートします。

シングルセル 単離 ドロップレットジェネレーター Single Cell Droplet Generator DMSCS ＮＴサイエンス

▶ シングルセルドロップレットジェネレーター DMSCSの詳細

参考文献

  • Khalil AM. The genome editing revolution: review. J Genet Eng Biotechnol. 2020;18:68.
  • Kim YJ et al. Highly efficient CRISPR-mediated genome editing through microfluidic droplet cell mechanoporation. Nat Commun. 2024;15:8099.
  • Pérez-Sosa C et al. Droplets for Gene Editing Using CRISPR-Cas9 and Clonal Selection Improvement Using Hydrogels. Micromachines. 2024;15:413.
  • Sadasivan S et al. Advances in droplet microfluidics. Microfluid Nanofluid. 2025;29:17.
  • Xu W et al. Cutting-edge applications of base editing and prime editing. J Transl Med. 2024;22:1133.

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