水平環境遺伝子改変因子

水平環境遺伝子改変因子 (HEGAA)とは、意図的に環境 (実験室や病院などの封じ込め施設の外) に散布されたときに感染する真核生物種のゲノムを編集するように設計された人工的に開発された因子です。

「遺伝子改変因子」という用語は、国防高等研究計画局（ DARPA ）の2016年の作業計画で初めて登場し、環境に拡散させるアプローチで遺伝子組み換え植物ウイルスを開発するための契約の入札について説明しています。^[1]前者に「水平環境」を接頭辞として付けた頭字語HEGAAは、2018年の科学出版物で初めて使用されました。 ^{[2]頭字語HEGAAまたはその複数形HEGAAは、その後、科学[3] [4]}防衛^[5]および一般メディアで使用されています。^{[6] [7]}

環境中での水平伝播によって獲得される病原体、共生生物、合成タンパク質集合体^[8]などの因子は、潜在的にHEGAAになるように改変できる。これは、CRISPR、ZFN、TALENなどの配列特異的編集システムを介して、感染者の染色体中のヌクレオチドを変更する能力をそれらの因子に付与するバイオテクノロジーの手法を使用して達成される。既知の感染因子には、特定の配列を柔軟に標的とすることができる方法で真核生物の遺伝子を編集する能力が自然に備わっているものはない（レトロウイルスの統合などの実質的にランダムな自然プロセスとは異なる）。

定義上、HEGAA が誘導する遺伝子編集イベントは、研究室や病院などの密閉施設の外で発生することが意図されています。CRISPR編集による遺伝子組み換えウイルスは、研究室での研究ツールとして^{[9] [10]} 、または臨床現場での遺伝子治療に効果的に使用されていますが、すべての遺伝子編集イベントは、密閉施設内で物理的に発生することが意図されています。対照的に、HEGAA の意図された作用モードは、主にまたは排他的に環境内で発生する遺伝子編集イベントを誘導することに依存しています。

HEGAA が絶対有性生殖種をターゲットにするように設計されている場合、それらは 2 つのタイプに分類できます。

• 体細胞HEGAA : 宿主ゲノムの遺伝子編集によって導入されたすべての遺伝子改変は、最終的に生殖細胞を生成できる組織には影響しません。したがって、遺伝子編集イベントの結果として生じた遺伝子改変は、感染した個体の子孫に継承されません。体細胞 HEGAA を使用するアプリケーションは、感染した個体の特性を操作することのみを目的としています。
• 生殖細胞系HEGAA : 遺伝子編集によって導入された遺伝子改変は、体細胞だけでなく、生殖細胞が最終的に生成される細胞系統 (精子、卵母細胞、花粉、胚珠、接合子、種子など) にも影響を及ぼします。その結果、遺伝子編集イベントの結果として生じる改変は、感染した個体の子孫に受け継がれる可能性があります。生殖細胞系 HEGAA を使用するアプリケーションは、感染した個体の特性を操作する可能性を共有していますが、遺伝子編集の継承を通じて後続の世代の遺伝物質を変更する能力もあります。精子、卵母細胞、花粉、胚珠、種子に HEGAA が検出されることは、生殖細胞系 HEGAA の必須要件ではありません。最終的に HEGAA が発生する細胞系統の一時的な感染で十分です。

HEGAA が、無性生殖できる宿主種、たとえば栄養生殖する植物を標的とするように設計されている場合、上記の区別はほとんど意味をなさなくなります。

遺伝子組み換えウイルスなど、人工感染因子を使用して第2の種の遺伝物質を変更する技術は増加しているが、環境中で発生する遺伝子編集イベントに依存する技術はごくわずかである。さらに、環境中での遺伝子組み換え感染因子の意図的な拡散に依存するアプリケーションは多数提案されているが、遺伝子編集が行われるものだけがHEGAAと見なされる。したがって、ウイルス免疫避妊、^{[11] [12]}伝染性ワクチン、^{[13] [14]}および農業現場での一過性発現システム^{[15] [16]}の提案されたアプリケーションは、現在遺伝子編集を含まないため、HEGAAアプローチの例ではない。HEGAAは、水平獲得（感染）と環境で発生することを意図した遺伝子編集イベントの両方を必要とするアプリケーションのために提案されているエージェントのみである。

HEGAA は意図的に環境に散布されたことはないが、いくつかは開発中であると報告されている。

水平環境遺伝子改変剤は、長期的な食糧安全保障を確保するために現在DARPAによって開発されている農業技術です。これは、 Insect Alliesプロジェクトとして DARPA で研究されています。^[17]高いレベルでは、昆虫はウイルスで作物を「感染」させ、害虫、雑草、気候変動に対する耐性を高めるために遺伝子を改変する媒介として機能します。

人工病原体による架空の疫病は、標的遺伝子編集システムの登場よりかなり前からSF文学の題材となっていた。しかし、メディアソース^{[18] [19] [20]}やレポート^[21] でHEGAAのようなシナリオについての情報に基づいた推測があるにもかかわらず、架空の文脈ではほとんど見られなかった。

HEGAAのようなシナリオの例として、 X-ファイルシーズン10のストーリーラインがあります。このストーリーでは、ヒトのアデノシンデアミナーゼ遺伝子の配列を破壊することを目的としたCRISPRシステムを含むように設計されたウイルスが登場します。この架空のストーリーでは、人間の免疫システムを破壊する手段として、ウイルスの遺伝子編集が環境内で実行されます。^[22]