CCS特集第2部：DNAチップの動向

遺伝子発現研究で脚光

　1999.11.20−ポストゲノム研究の最先端に、遺伝子発現の変化の全体像を総合的にとらえようというテーマがあり、そのために役立つ技術として注目されているのが“DNAチップ”である。これは、マイクロアレイ技術とも呼ばれ、小さな基板上に数百から数千、数万の遺伝子を埋め込んだものだ。

　チップの上にはDNAの一方の鎖だけが載っており、その上で調べたいRNAを反応（ハイブリダイゼーション）させると、配列が一致していればそこで結合するので、それを検出することによって遺伝子発現のレベルをモニタリングすることができる。DNAチップはさまざまな状況下における多数の遺伝子の発現プロファイルを一度に比較することができるのが特徴で、細胞機能の発現・調節に関与する遺伝子群の変化の全体像を解析することが可能。

　例えば、健康な人の細胞と病気にかかっている人の細胞から抽出したDNAでその発現パターンの違いを調べることで、その病気に関与するたん白質の正体がわかれば、新薬の有力なネタをつかんだことになる。また、毒性に関する遺伝子を集めたチップを使って新薬候補の化合物をスクリーニングにかけることも可能だし、臨床段階では投薬前と投薬後の遺伝子発現の変化を調べて薬効を判断することも可能だ。同様に、特定の病気の際の発現パターンがわかっていれば、診断に利用できる可能性もあるし、将来的には個人の遺伝子情報を総合プロファイル化することにより、病気にかかる前に遺伝子的に治療してしまう予防的医療、または個人にカスタマイズされた医療が可能になるという意見も出されている。

　今年になって、国内のDNAチップマーケットも立ち上がりつつあるが、医薬関連の研究用途がほとんどで、世界的にも医療分野への応用はまだまだ先の話になりそうだ。

　さて、DNAチップには大きく二つの種類がある。一つは米アフィメトリックスの技術で、シリコン基板上に半導体のフォトリソグラフィー技術を使って塩基化合物を任意の配列で成長させたもの、もう一つはスライドガラスの上にあらかじめ培養し抽出しておいたDNA断片をアレイ状にスポット移植する方式である。アフィメトリックス方式は特許で守られており、それ以外のDNAチップはほとんどがスポット方式のものである。

　このため、アフィメトリックスの「ジーンチップ」は、同社の特殊なプロセスでしか製造できない。特注で製造を請け負うか、特定用途向けのDNAを形成させた量産品を提供するかのどちらかが、主要なビジネスモデルとなる。

　アフィメトリックスの国内代理店はアマシャムファルマシアバイオテクで、量産品としてはヒトの4万遺伝子、マウスの3万遺伝子、イースト菌の全遺伝子を載せたものを販売している。フォトマスクのパターンに従って塩基配列を人工的に合成しているので、再現性が抜群に優れていることがこの方式の利点である。

　ただ、遺伝子の配列が既知でなければチップ化できないことや、製法的に高コストになることがネックであり、特注チップは一個1万2,000ドルもの高価格になる場合もあると伝えられる。

　これに対して、スポット方式はユーザーが自分でチップをつくるのが基本であり、スポット装置と読み取り装置がセットで販売される。国産スポッターは、日立ソフトウェアエンジニアリングや日本レーザ電子などが提供しており、海外製品では宝酒造が扱っている米ジェネティックマイクロシステムズ（GMS）の製品などがある。

　しかし、スポッターでDNAチップを製作するのはやはり難しい作業で、日立ソフトなどはアフィメトリックス的なビジネスモデルを採用、チップ製造を受託するとともに、あらかじめDNAをスポットした量産品の販売も行っている。日立ソフトのパートナーは、奈良先端技術大学院大学の松原兼一教授が今年4月に設立したベンチャーのDNAチップ研究所で、日立ソフトの機械を使って同研究所が実際にチップを製造している。

　同社では現在、イースト菌の全遺伝子をスポットしたチップを一枚5万円で提供中であり、供給が間に合わないほど注文が殺到しているということだ。

　宝酒造も、光合成細菌シアノバクテリウムの全遺伝子や、ヒトのがんに関連した400個程度のDNA断片をスポットしたチップの供給をはじめている。

　DNAチップから出てくる情報は膨大であり、それを解析するためには専門のソフトが必要。各チップにはそれぞれ純正の解析ソフトが用意されているが、米国には第三者が提供するソフトもあり、国内でも菱化システムや帝人システムテクノロジーなどがそれらの製品を扱っている。