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点突然変異（1塩基置換）

DNA配列のうち1文字（1塩基）だけを書き換える「点突然変異（1塩基置換）」は、ノックインの一種であり、疾患の原因となる遺伝子変異を忠実に再現できることから、疾患モデルの作製や創薬研究で広く利用されているゲノム編集手法です。本記事では、点突然変異（1塩基置換）の仕組みや用途、作製手法、外部委託時の注意点について解説します。

刑部祐里子Yuriko Osakabe

東京科学大学生命理工学院教授
生命理工学系生命理工学コース
所属学会：日本分子生物学会、日本農芸化学会、日本ゲノム編集学会、日本植物生理学会、日本植物学会、日本植物バイオテクノロジー学会

研究室サイトhttps://search.star.titech.ac.jp/titech-ss/pursuer.act?event=outside&key_rid=B000256365&lang=jp

様々な生物におけるゲノム編集技術の応用を目指した基礎研究をテーマに、特に、新規ゲノム編集技術の基盤開発研究を行っています。ゲノム編集技術の医療応用や植物分野の応用技術開発を進めています。

点突然変異
（1塩基置換）とは？

点突然変異（1塩基置換）とは、DNA配列中の1つの塩基を別の塩基へ置き換えるゲノム編集手法です。ヒトの疾患原因変異の多くは1塩基置換によるものであることから、疾患モデルの作製や創薬研究で広く利用されています。

ゲノム編集による点突然変異の導入では、CRISPR/Cas9などで標的部位を切断し、細胞の相同組換え修復（HDR）を利用して、目的の塩基置換を含む短いドナーDNA（ssODNなど）を導入する方法が一般的です。広い意味ではノックインの一種ですが、導入する配列が極めて短い一方で、目的の塩基だけを正確に置換する必要があるため、高度な設計・解析が求められます。

点突然変異
（1塩基置換）の
主な目的・用途

疾患モデルの作製：患者で確認された疾患原因変異を細胞や動物へ導入し、病態の発症メカニズムや分子機序を解析する。
薬効・安全性評価：変異の有無による薬剤への応答性や安全性への影響を比較・評価する。
ホモ／ヘテロ変異の作り分け：両アレルに変異を持つホモ接合体と、片方のみのヘテロ接合体を作製し、遺伝形式による表現型の違いを解析する。
創薬標的の検証：疾患関連の1塩基変異を導入した細胞を用いて、標的分子の機能や薬剤応答への影響を評価する。

希少疾患など患者由来サンプルの入手が難しい場合でも、点突然変異（1塩基置換）を導入した疾患モデル細胞を作製できることは、ゲノム編集受託サービスを利用する大きなメリットの一つです。

点突然変異
（1塩基置換）の
主な作製手法

CRISPR/Cas9＋ssODN：Cas9によるDNA切断と相同組換え修復（HDR）を利用し、目的の1塩基置換を含むssODNをドナーDNAとして導入する。
プール細胞での早期評価：編集直後のプール細胞を解析し、目的の塩基置換が導入されているかを早期に評価。後工程の効率化につなげる。
ホモ接合体・ヘテロ接合体の判定：シーケンス解析により、両アレルに変異を持つホモ接合体か、片方のアレルのみが変異を持つヘテロ接合体かを判定する。

1塩基置換では、目的の変異が正確に導入されていることに加え、目的以外の塩基置換や挿入・欠失（indel）が生じていないことを確認するため、より厳密なシーケンス解析が求められます。

ゲノム編集受託サービス会社の点突然変異事例

点突然変異の活用イメージをより具体的に掴めるよう、ゲノム編集受託サービス会社が公開している事例を紹介します。

GenAhead Bio

引用元：GenAhead Bio公式HP（https://jp.genaheadbio.co.jp/genome-editing/）

GenAhead Bioの公式サイトでは、骨髄性プロトポルフィリン症（EPP）のモデルiPS細胞を作製した事例が紹介されています。FECH遺伝子にc.286C>Tの1塩基置換を導入し、疾患の原因となる変異を有するiPS細胞を再現。患者サンプルの入手が困難な希少疾患においても、点突然変異ノックインによって疾患モデルを作製できる事例として公開されています。

参照元：GenAhead Bio公式HP（https://jp.genaheadbio.co.jp/genome-editing/）

タカラバイオ

引用元：タカラバイオ公式HP（https://www.takara-bio.co.jp/research/ips/ips-11.htm）

タカラバイオの公式サイトでは、ヒトiPS細胞株253G1にsgRNA、Cas9発現プラスミド、ssODNを導入し、鎌状赤血球貧血症の原因となる変異（ヘモグロビンβ鎖6番目のアミノ酸置換）を再現した事例が紹介されています。101クローンをシーケンス解析したところ、目的の変異が確認されたのは1クローンであり、1塩基置換の難易度の高さがうかがえる結果となっています。

参照元：タカラバイオ公式HP（https://www.takara-bio.co.jp/research/ips/ips-11.htm）

セツロテック

引用元：セツロテック公式HP（https://www.setsurotech.com/genome-editing/mouse/）

セツロテックでは、マウス個体を対象としたゲノム編集受託サービスの一つとして、点変異（1塩基置換）マウスの作製に対応しています。塩基欠損マウスやノックインマウスと同様、ターゲットデザインからゲノム編集受精卵の作製・移植、産仔のジェノタイピングまでを一括して担当するサービス体系です。

参照元：セツロテック公式HP（https://www.setsurotech.com/genome-editing/）

参照元：セツロテック公式HP（https://www.setsurotech.com/genome-editing/mouse/）

外部委託する際の注意点

確認方法の厳密さ：目的の1塩基置換以外の変異が生じていないか、どのような解析方法で確認しているか。
ホモ／ヘテロの作り分け対応：疾患モデルの目的に応じ、両アレル・片アレルへの変異導入を制御できるか。
対応可能な細胞種・生物種：iPS細胞、培養細胞株、マウス・ラットなどへの対応実績があるか。
納期とフィードバック体制：クローン選抜や解析には時間を要するため、進捗共有やフィードバック体制が整っているか。

点突然変異は挿入配列こそ短いものの、目的の塩基だけを正確に置換する難易度は高いため、高度な設計・解析が求められます。受託会社を選定する際は、類似案件の実績や検証体制を事前に確認しておくことが重要です。

まとめ

点突然変異（1塩基置換）は、疾患の原因となる遺伝子変異を忠実に再現できることから、疾患モデルの作製や創薬研究で広く利用されているゲノム編集技術です。導入する変異は1塩基のみですが、目的の塩基を正確に置換し、目的外の変異が生じていないことを確認するには、高い技術力が求められます。

外部委託を検討する際は、類似案件の実績や検証体制を比較し、研究目的に適した受託会社を選定することが重要です。

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監修者からのコメント

刑部祐里子Yuriko Osakabe

東京科学大学生命理工学院教授
生命理工学系生命理工学コース
所属学会：日本分子生物学会、日本農芸化学会、日本ゲノム編集学会、日本植物生理学会、日本植物学会、日本植物バイオテクノロジー学会

研究室サイトhttps://search.star.titech.ac.jp/titech-ss/pursuer.act?event=outside&key_rid=B000256365&lang=jp

点突然変異は「1文字だけの置換」と聞くと簡単そうに思われがちですが、実際には狙った塩基だけを正確に置換し、それ以外の変化が入っていないかを確認する工程が非常に重要です。疾患モデルの信頼性を左右する部分でもあるため、確認体制の厳密さを基準に受託会社を選んでいただきたいと思います。

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