執筆者一覧（敬称略）

立川雅司　（名古屋大学）
松尾真紀子（東京大学）
加藤浩　　（青山特許事務所）
北條宏徳　（東京大学）
森田純代　（群馬大学）
堀居拓郎　（群馬大学）
畑田出穂　（群馬大学）
佐藤源気　（京都大学）
黒田浩一　（京都大学）
藤井渉　　（東京大学）
小西裕之　（愛知医科大学）
兵頭寿典　（愛知医科大学）
伊藤裕子　（文部科学省 科学技術・学術政策研究所）
太田明伸　（愛知医科大学）
安田勝太郎（京都大学）
長船健二　（京都大学）
荒木喜美　（熊本大学）
宮岡佑一郎（（公財）東京都医学総合研究所）
吉村康秀　（大阪大学）
水多陽子　（名古屋大学高等研究院）
川口航平　（名古屋大学）
白武勝裕　（名古屋大学）
久野裕　　（岡山大学）
加星光子　（農業・食品産業技術総合研究機構）
安倍史高　（農業・食品産業技術総合研究機構）
佐藤和広　（岡山大学）
家戸敬太郎（近畿大学）
野村俊尚　（理化学研究所）
荒添貴之　（東京理科大学）
崔龍洙　　（自治医科大学）
相羽由詞　（自治医科大学）
織田健　　（酒類総合研究所）
髙須陽子　（農業・食品産業技術総合研究機構）
田村俊樹　（（一財）大日本蚕糸会）
田上貴寛　（農業・食品産業技術総合研究機構）
大西彰　　（日本大学）
三浦浩美　（東海大学）
大塚正人　（東海大学）
堀内浩幸　（広島大学）
小泉望　　（大阪公立大学）
山口富子　（国際基督教大学）

目次

第1章　ゲノム編集技術の関連トピックス
　第1節　ゲノム編集に関わる各国の規制
　　1．アメリカ
　　　1．1　農務省（USDA）
　　　1．2　環境保護庁（EPA）
　　　1．3　食品医薬品局（FDA）
　　2．EU
　　3．南米諸国
　　4．オセアニア
　　　4．1　豪州
　　　4．2　ニュージーランド
　　　4．3　FSANZ（豪州・NZ合同食品基準庁）
　　5．アジア諸国
　　　5．1　中国
　　　5．2　インド
　　　5．3　フィリピン
　　6．日本国内における規制の概要
　　　6．1　カルタヘナ法（環境省）
　　　6．2　食品衛生法（厚生労働省）
　　　6．3　食品表示制度（消費者庁）

　第2節　ゲノム編集技術の最近の特許動向
　　はじめに
　　1．ゲノム編集技術に関する研究開発と特許動向
　　　1．1　ゲノム編集技術の基本特許
　　　1．2　ゲノム編集技術に関する特許動向
　　2．ゲノム編集技術に関する特許紛争
　　　2．1　米国における特許紛争
　　　2．2　特許実務の課題
　　　2．3　日本における特許紛争
　　3．ゲノム編集技術に関する特許活用
　　　3．1　特許権の効力範囲
　　　3．2　方法の発明の効力範囲
　　　3．3　特許ライセンスによる実用化
　　　3．4　パテントプールへの期待

　第3節　ゲノム編集ツールの派生技術
　　第1項　ゲノム編集技術を用いた転写調節
　　1．背景
　　2．第一世代CRISPRa/i
　　3．第二世代CRISPRa/i
　　4．第三世代CRISPRa/i
　　5．CRISPRa/iを用いた適応例
　　6．技術的課題・今後の展望

　　第2項　エピゲノム編集とその応用について
　　1．エピゲノムとは？
　　2．エピゲノム編集技術とは？
　　3．エピゲノム編集システムの種類
　　　3．1　直結型
　　　3．2　SAM法
　　　3．3　SunTag法
　　　3．4　Casilio-ME法
　　　3．5　CRISPRoff
　　4．エピゲノム編集を用いた治療にむけて
　　　4．1　細胞を再プログラム化する方法
　　　4．2　標的とする遺伝子を活性化することで疾患を治療できる可能性を示した例
　　　4．3　標的とする遺伝子を抑制することで疾患を治療できる可能性を示した例
　　　4．4　エピゲノム編集動物の作製

第2章　ゲノム編集実験の流れと操作上のポイント
　第1節　高いゲノム編集効率へ向けたgRNA配列の選定方法
　　1．Cas9が高い標的配列切断活性を示すためのgRNA配列の推奨条件
　　2．標的配列の特異性を考慮した高い編集効率へ向けたgRNAの選定方法

　第2節　ゲノム編集実験におけるターゲット遺伝子の選び方
　　1．CRISPR-Cas9システムに適した配列を有するターゲット遺伝子の選び方
　　2．ゲノム編集の難易度が高いターゲット遺伝子の特徴

　第3節　遺伝子ノックアウト、ノックイン設計法
　　1．非相同末端結合を介したノックアウトの設計法
　　2．相同組換えを介したノックアウト・ノックインの設計法

　第4節　ゲノム編集に伴うオフターゲット効果と改善策
　　1．CRISPR-Cas9システムにおけるオフターゲット効果の問題
　　2．Cas9変異体の利用によるオフターゲット効果の低減

　第5節　ゲノム編集による非標的変異リスクとその予測・回避技術
　　1． ゲノム編集による予期しない変異リスク
　　　1．1　オフターゲット効果とオンターゲット効果
　　　1．2　オフ/オンターゲット効果以外の想定しない変異
　　　1．3　オフターゲット座位の予測のためのリファレンスゲノム
　　　1．4　オフターゲットをどこまで気にするべきか
　　2． オフターゲットを回避するためのツール開発
　　　2．1 標的可能座位を拡張させたツール
　　　2．2　正確性を向上させたツール
　　　2．3　DNA2本鎖切断を伴わないツール

　第6節　Tandem Paired Nicking 法によるノックイン
　　1．Cas9ニッカーゼを用いたノックイン
　　2．ゲノムとドナーDNAへニックを導入するノックイン法
　　　2．1　Tandem Paired Nicking法によるノックイン
　　　2．2　Tandem Paired Nicking法の実験デザインとノックイン効率の関係
　　　2．3　Tandem Paired Nicking法によるノックインの精度と安全性
　　　2．4　Tandem Paired Nicking法が誘導するDNA組換え

第3章　分野別応用編～産業利用に向けた研究開発動向
　第1節　産業利用の現状及び応用先の拡大と障壁
　　1．現在産業利用が可能なゲノム編集生物
　　2．論文等の動向から見た今後の応用先の拡大
　　　2．1　論文
　　　2．2　特許
　　　2．3　臨床試験
　　3．国内外のベンチャー企業等の動向
　　4．想定される障壁と企業や業界に求められること

　第2節　医療応用
　　第1項　ゲノム編集技術を応用した遺伝子治療法の開発と現状
　　　1．遺伝子治療におけるゲノム編集技術について
　　　　1．1　遺伝子治療の意義や期待される効果
　　　　1．2　最新の遺伝子治療製品―CAR-T療法―
　　　　1．3　ゲノム編集技術が遺伝子治療にもたらすもの
　　　2．ゲノム編集技術を用いた遺伝子治療
　　　　2．1　鎌状赤血球症・βサラセミア
　　　　　2．1．1　鎌状赤血球症・βサラセミアと異常ヘモグロビン
　　　　　2．1．2　鎌状赤血球症・βサラセミアに対するゲノム編集製品CTX001の開発
　　　　　2．1．3　鎌状赤血球症・βサラセミアに対するCTX001の治療効果
　　　　　2．1．4　ゲノム編集製品の特異的な問題点
　　　　2．2　腫瘍性疾患に対するゲノム編集製品
　　　　　2．2．1　B細胞性悪性腫瘍とCAR-T療法
　　　　　2．2．2　CAR-NK療法
　　　　　2．2．3　その他、前臨床段階にあるゲノム編集製品候補について
　　　3．運用上の課題と対策
　　　　3.1　Off target効果について
　　　　3.2　遺伝子導入の方法について
　　　4．今後の展望

　　第2項　iPS細胞
　　　1．疾患モデル
　　　　1．1　Isogenic control
　　　　1．2　Large scale screens
　　　　1．3　CRISPR-Cas3
　　　2．細胞療法
　　　　2．1　低抗原性iPS細胞
　　　　2．2　変異遺伝子修復細胞移植
　　　3．課題

　　第3項　ES細胞における効率良く安全なゲノム編集のための手法
　　　1．マウスES 細胞について
　　　2．ゲノム編集によるマウス遺伝子操作でES 細胞を用いる利点
　　　3．ターゲティングベクターの構築
　　　4．通常の相同組換えの場合のCRISPR-Cas9 の使い方
　　　5．大きいサイズの欠損
　　　6．マウス系統樹立の注意点

　　第4項　疾患別ゲノム編集技術
　　　1．疾患モデル化デザインの考え方
　　　　1．1　遺伝子破壊
　　　　1．2　遺伝子置換
　　　　1．3　制御領域の改変
　　　　1．4　人工配列の付加
　　　　1．5　染色体異常の再現
　　　2．それぞれの疾患モデル動物・モデル細胞の作製法
　　　　2．1　疾患モデル動物の作製法
　　　　　2．1．1　マウス
　　　　　2．1．2　大型哺乳類
　　　　2．2　疾患モデル細胞の作製法
　　　3．ゲノム編集の臨床応用
　　　　3．1　臨床応用に用いられているゲノム編集ツール
　　　　　3．1．1　Zinc Finger Nucleases（ZFNs）
　　　　　3．1．2　Transcription Activator-Like Effector Nucleases（TALENs）
　　　　　3．1．3　CRISPR-Cas9
　　　　3．2　治験まで進んでいる応用例
　　　　　3．2．1　HIV 感染症
　　　　　3．2．2　血液疾患
　　　　　3．2．3　レーバー先天黒内障（LCA）
　　　　　3．2．4　トランスサイレチンアミロイドーシス
　　　　　3．2．5　糖尿病
　　　　　3．2．6　がん
　　　　　3．2．7　家族性高コレステロール血症
　　　　3．3　基礎的な研究が進められている例
　　　　3．4　受精卵のゲノム編集
　　　　3．5　ゲノム編集ツールの生体への導入方法
　　　　　3．5．1　アデノ随伴ウイルス
　　　　　3．5．2　脂質ナノ粒子
　　　　　3．5．3　ウイルス様粒子
　　　　3．6　これからの課題
　　　　　3．6．1　正確性と効率
　　　　　3．6．2　免疫反応
　　　　　3．6．3　組織特異性

　　第5項　ヒト細胞におけるゲノム編集
　　　1．マウス受精卵とヒト細胞におけるゲノム編集の相違点
　　　　1．1　ゲノム編集の衝撃
　　　　1．2　マウス受精卵とヒト細胞におけるゲノム編集の相違点
　　　2．ヒト細胞におけるゲノム編集
　　　　2．1　がん細胞株におけるゲノム編集
　　　　2．2　ノックアウトとノックイン
　　　　2．3　間葉系幹細胞におけるゲノム編集
　　　3．iPS 細胞におけるゲノム編集
　　　4．ゲノム編集で相同組換えを生じさせる

　第3節　植物・農作物
　　第1項　ゲノム編集酵素のデリバリーと植物の特性改良
　　　1．植物におけるゲノム編集
　　　2．ゲノム編集ツールの植物細胞への導入
　　　3．ボンバードメント法を用いた植物の花粉のゲノム編集
　　　4．今後の展望

　　第2項　トマト～果実糖度の増強～
　　　1．高糖度トマトの栽培と問題点
　　　2．糖が果実に蓄積するメカニズム
　　　3．インベルターゼインヒビター遺伝子の機能破壊に用いたゲノム編集技術
　　　4．インベルターゼインヒビター遺伝子のゲノム編集によるトマト果実の高糖度化
　　　5．インベルターゼインヒビター遺伝子ゲノム編集トマトの形質
　　　6．ゲノム編集トマトの社会実装のための評価

　　第3項　ゲノム編集によるムギ類種子休眠性の改良
　　　1．ムギ類のゲノム編集の現状と種子休眠遺伝子研究の重要性
　　　2．オオムギのゲノム編集
　　　　2．1　ゲノム編集法、CRISPR/Cas9システム
　　　　2．2　オオムギのゲノム編集実験の流れと必要な設備
　　　　2．3　種子休眠試験の評価手法と結果
　　　3．コムギのゲノム編集
　　　　3．1　コムギのゲノム編集方法
　　　　3．2　コムギの種子休眠試験の評価手法と結果
　　　4．ゲノム編集個体の野外栽培
　　　　4．1　ゲノム編集作物の野外栽培に必要な手続き
　　　　4．2　種子休眠性を改変したコムギの野外栽培試験
　　　5．実験上の課題と今後の展望
　　　　5．1　ゲノム編集に係る知的財産について
　　　　5．2　開発コストや設備投資の目安
　　　　5．3　今後の展望

　第4節　水産養殖
　　第1項　魚（マダイ）へのゲノム編集適用
　　　1．マダイの品種改良
　　　2．マダイへのゲノム編集
　　　　2．1　マダイ人工授精卵へのマイクロインジェクション（MI）
　　　　2．2　CRISPR/Cas9
　　　3．作出されたゲノム編集マダイ
　　　　3．1　ゲノム編集第1世代
　　　　3．2　ゲノム編集第2世代・肉厚マダイの誕生
　　　　3．3　ゲノム編集第3世代・肉厚マダイの量産
　　　　3．4　肉厚マダイの特徴
　　　4．肉厚マダイ「22 世紀鯛」の流通へ向けて

　　第2項　微細藻類におけるゲノム編集技術及び開発動向
　　　はじめに
　　　1．微細藻類におけるゲノム編集の意義
　　　2．微細藻類において利用されているゲノム編集ツール
　　　　2．1　CRISPR-Cas9
　　　　2．2　CRISPR-Cas12a
　　　　2．3　TALEN
　　　3．ゲノム編集ツールの導入形態
　　　　3．1　プラスミドなど核酸での導入
　　　　3．2　リボ核タンパク質（Ribonucleoprotein：RNP）での導入
　　　4．細胞内へのゲノム編集ツールの導入法
　　　5．純系株の樹立とジェノタイピング
　　　　5．1　一細胞由来純系株の取得
　　　　5．2　取得した純系株のジェノタイピング
　　　6．今後の展望

　第5節　微生物／細菌
　　第1項　バクテリアへのゲノム編集技術導入と課題解決アプローチ
　　　1．バクテリアでのゲノム編集の特徴とツールの構築・準備
　　　　1．1　ゲノム編集の特徴と注意点
　　　　1．2　形質転換手法および基本ツールの構築・準備
　　　2．バクテリアにおけるゲノム編集手法の特性と選択
　　　　2．1　非相同末端結合（NHEJ）修復を介したゲノム編集
　　　　2．2　相同組換え修復を介したゲノム編集
　　　　2．3　内在性CRISPRを利用したゲノム編集
　　　　2．4　転写制御による遺伝子機能調節
　　　　2．5　塩基編集（デアミネース型ゲノム編集）
　　　　2．6　CRISPR/Cas12a（Cpf1）の利用
　　　　2．7　その他のゲノム編集手法

　　第2項　CRISPR-Cas 殺菌技術の薬剤耐性菌対策への適用
　　　1．薬剤耐性菌とファージセラピー
　　　2．耐性菌を選択的に殺菌するCRISPR-Cas 搭載ファージ

　　第3項　工業利用に向けた菌～麹菌の有用物質生産向上
　　　1．麹菌のゲノム編集技術
　　　2．麹菌でのゲノム編集実験操作
　　　　2．1　一般的なゲノム編集実験の流れ
　　　　2．2　ツールや設備
　　　　2．3　対象菌
　　　　2．4　コスト
　　　3．共ゲノム編集の実例
　　　4．麹菌のゲノム編集の実験上の課題と対策
　　　　4．1　プロトプラスト化問題
　　　　4．2　直接導入法での容量問題
　　　　4．3　マーカー問題
　　　5．麹菌における知的財産の状況
　　　6．今後の展望

　第6節　動物
　　第1項　昆虫のゲノム編集
　　　1．昆虫におけるゲノム編集ー目的と方法
　　　　1．1　目的
　　　　1．2　方法
　　　2．有用昆虫（カイコ・ミツバチ）におけるゲノム編集
　　　　2．1　ゲノム編集ツールおよびその導入方法
　　　　2．2　遺伝子ノックイン
　　　　2．3　標的遺伝子の例
　　　3．害虫におけるゲノム編集
　　　　3．1　害虫防除に向けた遺伝子機能の解明
　　　　3．2　遺伝子ドライブ
　　　　3．3　野外試験と規制状況

　　第2項　ニワトリにおけるゲノム編集技術の応用
　　　1．ニワトリ遺伝子組換え・ゲノム編集のための基礎技術- 始原生殖細胞の培養技術-
　　　　1．1　始原生殖細胞（Primordial Germ Cells （PGCs））
　　　　1．2　PGCs の培養法
　　　2．ゲノム編集ニワトリの作出法
　　　　2．1　ニワトリ培養PGCs へのゲノム編集法［遺伝子ノックアウト］
　　　　2．2　ニワトリ培養PGCs へのゲノム編集法［遺伝子ノックイン］
　　　　2．3　生殖系列キメラニワトリを介したゲノム編集ニワトリの生産
　　　　2．4　その他のゲノム編集ニワトリ作出法 - アデノウイルスベクターの活用 -
　　　3．ゲノム編集ニワトリの作出例
　　　　3．1　遺伝子ノックアウトニワトリ
　　　　3．2　遺伝子ノックインニワトリ
　　　4．ゲノム編集ニワトリの産業応用

　　第3項　遺伝子改変ブタの開発とゲノム編集
　　　1．医学研究における実験用ブタの意義
　　　2．従来の遺伝子改変ブタの作出法
　　　　2．1　前核内注入法による遺伝子改変ブタ
　　　　2．2　体細胞クローン技術による遺伝子改変ブタ
　　　　2．3　体細胞クローン技術の問題点
　　　3．ゲノム編集による遺伝子改変技術
　　　　3．1　人工ヌクレアーゼによるゲノム編集
　　　　3．2　ゲノム編集の利点
　　　4．ブタへのゲノム編集
　　　　4．1　畜産領域における利用
　　　　4．2　医学領域における利用
　　　　4．3　ブタを用いた胚盤胞補完法による臓器の再生
　　　　4．4　ブタを用いた遺伝子治療法の開発
　　　　4．5　ブタのゲノム編集の問題点
　　　5．最近のトピックス；ヒト異種移植への遺伝子改変ブタの利用
　　　6．展望

　　第4項　Easi -CRISPR：一本鎖DNA をドナーとして用いた高効率なノックインマウス作製法
　　　1．一本鎖DNA の調製
　　　　1．1　二本鎖DNA の鋳型を用いた合成法?in vitro transcription and reversetranscription （iv TRT）
　　　　1．2　ssDNA 合成サービスを利用
　　　2．マウス受精卵への注入
　　　3．作製可能なマウスの種類
　　　　3．1　タグ／遺伝子ノックインマウス
　　　　3．2　flox マウス（コンディショナルノックアウトマウス）
　　　　3．3　ノックダウンマウス
　　　4．得られた個体の遺伝子タイピング
　　　5．顕微注入法以外のマウス作製法（i-GONAD 法）
　　　6．Easi -CRISPR 法の利点
　　　7．Easi -CRISPR 法の注意点
　　　　7．1　ssDNA の長さについて
　　　　7．2　ランダム挿入について

第4章　ゲノム編集適用に対する消費者反応と安全性理解へのアプローチ
　第1節　ゲノム編集技術適用による安全性について
　　1．遺伝子組換え技術とゲノム編集技術の違い
　　　1．1　基本的な考え方
　　2．安全性とは？
　　　2．1　医療分野での安全性
　　　　2．1．1　医療分野でのゲノム編集技術の現状について
　　　　2．1．2　医療分野でのゲノム編集技術の優位点と留意点
　　　2．2　農業分野での安全性
　　　　2．2．1　農学分野でのゲノム編集技術の現状について
　　　　2．2．2　ゲノム編集食品の安全性の考え方
　　3．安全性評価はどのように行うのか
　　　3．1　国が定めた遺伝子組換え・ゲノム編集食品の安全性評価の規定
　　　3．2　ゲノム編集食品の安全性評価の方法

　第2節　リスクコミュニケーションのために求められること
　　1．取り扱いルールの整備と並行して進んだリスクコミュニケーション
　　　1．1　NPBT（新植物育種技術）に関する調査
　　　1．2　取り扱いルール整備の経緯
　　　1．3　ゲノム編集食品の取り扱いルール
　　　1．4　ステークホルダーの対応
　　2．実用化と今後
　　　2．1　実用化と議論
　　　2．2　今後

　第3節　海外におけるゲノム編集作物・食品の社会受容の動向
　　1．社会受容とは？
　　2．ゲノム編集作物・食品をめぐる議論
　　3．欧州連合（EU）
　　4．スイス連邦
　　5．ニュージーランド
　　6．米国・カナダ・オーストラリア