遺伝子(いでんし)を扱(あつか)う技術(ぎじゅつ)

制限酵素(せいげんこうそ)は、DNAの特定(とくてい)の塩基(えんき)（新しいタブで開きます）配列(はいれつ)を認識(にんしき)して切断(せつだん)する酵素(こうそ)（新しいタブで開きます）で、細菌(さいきん)がもつものが利用(りよう)される。制限酵素(せいげんこうそ)で切(き)ったDNA断片(だんぺん)の切(き)れ目(め)どうしは、DNAリガーゼという酵素(こうそ)でつなぎ合(あ)わせることができる。

細胞(さいぼう)の外(そと)で取(と)り出(だ)したDNA断片(だんぺん)を、別(べつ)の生物(せいぶつ)の細胞(さいぼう)に導入(どうにゅう)して働(はたら)かせるには、運(はこ)び役(やく)となるベクターが使(つか)われる。ベクターの代表(だいひょう)例(れい)が、細菌(さいきん)の中(なか)で複製(ふくせい)される小(ちい)さな環状(かんじょう)DNAであるプラスミドだ。

目的(もくてき)のDNA断片(だんぺん)を制限酵素(せいげんこうそ)で切(き)り出(だ)し、同(おな)じ制限酵素(せいげんこうそ)で切(き)ったプラスミドにDNAリガーゼでつなぎ込(こ)み、細菌(さいきん)などの細胞(さいぼう)に導入(どうにゅう)してDNAをつなぎ直(なお)すことを遺伝子組換(いでんしくみか)えという。

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ごく少量(しょうりょう)のDNAから、特定(とくてい)の領域(りょういき)だけを多量(たりょう)に増(ふ)やす技術(ぎじゅつ)をPCR法(ほう)という。高温(こうおん)でDNAの2本鎖(ほんさ)を1本鎖(ほんさ)に分(わ)け、やや低(ひく)い温度(おんど)で増(ふ)やしたい領域(りょういき)の両端(りょうたん)にプライマーを結合(けつごう)させ、別(べつ)の温度(おんど)でDNAポリメラーゼを働(はたら)かせて新(あたら)しい鎖(くさり)を合成(ごうせい)する、という温度(おんど)のサイクルを繰(く)り返(かえ)す。

1サイクルごとに、増(ふ)やしたい領域(りょういき)を含(ふく)むDNAはおよそ2倍(ばい)に増(ふ)える。たとえば10サイクル繰(く)り返(かえ)すと、理論上(りろんじょう)は最大(さいだい)で2¹⁰＝1024倍(ばい)、20サイクルなら2²⁰＝約(やく)100万(まん)倍(ばい)にまで増(ふ)える。

このように、PCR法(ほう)は少量(しょうりょう)のDNAからでも、短時間(たんじかん)で大量(たいりょう)のDNA断片(だんぺん)を得(え)られる技術(ぎじゅつ)として、研究(けんきゅう)だけでなく検査(けんさ)などにも広(ひろ)く使(つか)われている。

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DNA断片(だんぺん)の大(おお)きさを確(たし)かめるには、電気泳動(でんきえいどう)がよく使(つか)われる。DNAは電圧(でんあつ)をかけたゲルの中(なか)で、小(ちい)さい断片(だんぺん)ほど速(はや)く、大(おお)きい断片(だんぺん)ほどゆっくり移動(いどう)するため、大(おお)きさごとにDNA断片(だんぺん)を分(わ)けて確認(かくにん)できる。

遺伝子組換(いでんしくみか)えの技術(ぎじゅつ)は、医薬品(いやくひん)の生産(せいさん)にも利用(りよう)されてきた。ヒトのインスリンの遺伝子(いでんし)を大腸菌(だいちょうきん)のプラスミドに組(く)み込(こ)み、大腸菌(だいちょうきん)にヒトのインスリンを作(つく)らせる方法(ほうほう)は、糖尿病(とうにょうびょう)の治療薬(ちりょうやく)の生産(せいさん)に使(つか)われている。

ほかにも、特定(とくてい)の遺伝子(いでんし)を体内(たいない)で働(はたら)かせる遺伝子(いでんし)治療(ちりょう)や、ゲノム（新しいタブで開きます）の特定(とくてい)の配列(はいれつ)を狙(ねら)って変(か)えるゲノム編集(へんしゅう)の技術(ぎじゅつ)が開発(かいはつ)され、医療(いりょう)や品種(ひんしゅ)改良(かいりょう)の分野(ぶんや)で応用(おうよう)が進(すす)められている。