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基因魔剪：改造生命的新技术 与基因组编辑的邂逅
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NHK——山本先生如今作为基因组编辑技术的领跑者而闻名，但您原本进行的是哪方面的研究呢？
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我的专业是动物发育生物学，研究对象是海胆，研究主题是从分子水平解析海胆的各种细胞在发育初期是如何诞生的。海胆的胚胎在3天内就能分化出十余种细胞，而我所研究的就是这个过程的机制。
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说句题外话，在动物发育生物学的世界里，海胆是最常用的模型生物之一，理由有二：首先，它的胚胎是透明的，直接就能看见细胞的分化过程，因此比较容易搞清楚其中存在哪些蛋白质；其次，它能够大批量地繁殖。
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话题回到研究上，大概是在2000年左右，出现了一个重要契机，也就是对报告基因（reporter gene）的成功运用。所谓报告基因，指的是能够被融合到目标基因之中，以便鉴定出所瞄准的基因是否进行了表达的基因。其中最有名的要数被称作“绿色荧光蛋白质”（GFP）的蛋白质，它在受到特定波长光照的时候会发出绿光。
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当时，我与广岛大学的同事、物理专业的柴田达夫老师（理化学研究所、生命系统研究中心成员）一起，决定利用这种报告基因以及海胆，展开一项新的研究。之所以需要物理学家和生物学家合作，是为了监测并定量掌握基因表达的情况。
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如果采用当时常规的基因重组技术，同样能引入报告基因，但会不小心插入目标之外的位点。于是我们就想，能有什么办法，让报告基因只插入到我们想要检测的那一个基因中去，只在那一处位置上发光呢？
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NHK——于是就这么邂逅了基因组编辑？
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我找了自己研究组的落合博君（广岛大学特任讲师）以及隔壁实验室的铃木贤一君（广岛大学特任副教授）等人讨论，想看看有没有什么容易操作的技术，结果就发现了介绍基因组编辑第一代ZFN的论文。我们想，说不定可以利用这种酶，将报告基因插入所瞄准的位点。我无论如何都想尝试一下这种方法，但却从一开始就遇到了障碍——当时ZFN没有商业销售，所以找不到获取的途径。最后，我们决定自己制造。这就是我与基因组编辑邂逅的经过。
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对了，在那之后没过多久，ZFN就能买到了，但售价高达300万日元（约合18万元人民币），我们就没买。毕竟如果花那么多钱，足够我们自己制造出这种能单独瞄准目标基因进行修改的酶了。
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基因魔剪：改造生命的新技术 基因组编辑工具的免费获取
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NHK——所以是没钱才决定自己做啊（笑）。
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对（笑）。想要只让目标蛋白质发光从而体现出表达度，只有利用基因组编辑实施切断并插入报告基因这一种方法。因此我们无论如何都必须弄到ZFN，但又付不出300万日元。于是，我就和同样感兴趣的落合君一起，决定自行制备了。
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这个领域最有意思的地方在于，只要是为了进行基础研究，就可以免费获取已开发出的工具。也就是所谓的“开放式创新”（open innovation）理念。这种模式进一步加剧了研究开发的竞争。基因组编辑技术之所以能展现出超乎常理的革新速度，正是源自于此。
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ZFN也不例外。工具本身有外国人开发的产品作为来源，可以免费提供。不过为了能与靶点特异性结合，还必须进行设计工作并为此支付相当高昂的费用。委托定制的话需要300万日元，但整个操作过程确实非常麻烦，事后想想，我觉得这个价格其实也算不上太贵。
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NHK——ZFN的设计工作进展如何？
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我们使用大肠杆菌进行试验。为了让ZFN在大肠杆菌之中能顺利地转化为所需的形态，就要进行基因重组。试验所需的ZFN大约是由30个左右的氨基酸排列构成。想要将这么多个氨基酸连接起来并使其顺利发挥作用，真的是相当难的一件事。不过落合君只花了两年时间就完成了这项工作。
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2010年，我们成功地用自己制造的ZFN破坏了基因，并发表了论文。基因组编辑可以完成两件事，一是破坏基因，也就是“基因敲除”；二是插入基因，也就是“基因敲入”。
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我们的初衷是在海胆中插入报告基因，将其作为监测指标，所以到这一步，还只能算是半成品。
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在那之后我们继续研究，总算是实现了报告基因的插入。在发育过程中，被瞄准的细胞发出了美丽的光。接下来我们就要检测光线的强弱变化，也就是每个细胞是如何发光的。细胞刚开始分化时，几乎不存在变化。但到了稳定阶段就能观察到一定程度的闪烁。我们在2012年的论文中对这一现象进行了总结。
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距离当初决定使用ZFN进行研究已经过去了5年，我们才终于走到了这一步。
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