白井雄（Yu Shirai）研究業績総合解析

「成虫に注射するだけで昆虫の遺伝子を書き換える」革新的手法を開発した若手研究者

プロフィール概要

査読付き論文

筆頭著者

199

被引用数

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経歴

期間	所属・ポジション
2014-2019	京都大学農学部 — 学士
2019-2021	京都大学大学院農学研究科 — 修士（大門高明研究室）
2021-2024	京都大学大学院農学研究科 — 博士 + JSPS特別研究員 DC1
2024.5-2025.5	ハーバード大学 — JSPS海外特別研究員
2025.6〜現在	ハーバード大学 Extavour Lab — HFSP長期フェロー

受賞歴

      京都大学総長賞（2024年3月） — 大学で最も権威ある賞。研究業績の卓越性を評価。
    

      井上研究奨励賞（2024年12月） — 博士論文「成虫注射による昆虫ゲノム編集法の開発」に対して。優れた若手研究者に授与。
    

      日本遺伝学会 Young Best Poster Award（2019年） — 修士課程在学中の受賞。
    

主要共同研究者

研究者	所属	役割
大門高明	京都大学	博士課程指導教員。全8論文で共著
Cassandra G. Extavour	ハーバード大学	現在のPI。進化発生生物学の権威
濡木理	東京大学	構造生物学。2026年論文で共著
Xavier Belles	スペイン CSIC	昆虫変態研究の世界的権威。DIPA-CRISPR論文共著

外部リンク

researchmap | Extavour Lab | ORCID | ResearchGate | Harvard OEB

白井氏の研究を貫く一つのテーマ：「昆虫ゲノム編集の民主化」

研究テーママップ

🧬

ゲノム編集技術の開発

論文 #1, #6 (代表作)

🔬

技術の他種への展開

論文 #2, #4

🎨

昆虫の色素・体色制御

論文 #5, #7, #8

🧪

昆虫生理学への応用

論文 #3

ストーリーで理解する研究の流れ

白井氏の研究キャリアを「料理の革命」にたとえると——

第1章（2020-2021年）：まず素材（昆虫の遺伝子）をよく理解する
→ 甲虫の目の色の遺伝子を突き止め、蛾の色素遺伝子の機能を解明

第2章（2022年）：革命的な調理法（DIPA-CRISPR）を発明！
→ 「誰でも作れる簡単レシピ」で、ゴキブリの遺伝子編集に世界初成功

第3章（2023-2024年）：レシピを様々な食材に応用
→ 蚊、カメムシ、蛾…次々と新しい昆虫種に展開

第4章（2026年）：調理道具をさらにアップグレード
→ ハサミ（Cas9）に"のり"を付けて、精密な遺伝子挿入も可能に

なぜこの研究が重要なのか？

      昆虫は地球上で最も種数の多い動物群（100万種以上）。

      しかし遺伝子編集できる種は限られていた。理由：卵への顕微注射が難しすぎる。

      DIPA-CRISPRの登場で状況が一変。成虫に注射するだけなので：

      ・特殊な機器が不要 ・技術的ハードルが大幅に低下 ・多くの種に適用可能

      HUH-tagged Cas9でさらに進化。

      ・遺伝子を「壊す」だけでなく「書き換える」ことも実用的に

      ・農業害虫制御、感染症媒介蚊の研究、進化生物学に大きなインパクト

全8論文の詳細 — 新しい順に

2026

HUH-tagged Cas9 as a platform for efficient ssODN-mediated knock-in via embryo and adult injection in insects 筆頭著者

Communications Biology (Nature Portfolio) — 9(1):514

Shirai Y, Kao JA, Kumar T, Matsuda N, Nakagawa R, Nureki O, Extavour CG, Daimon T

DOI: 10.1038/s42003-026-09777-7

何をした：Cas9にHUHエンドヌクレアーゼ（PCVタグ）を融合。ssODNを共有結合でCas9に繋留。
結果：甲虫の成虫注射でノックアウト5倍向上、ノックイン3倍向上。コオロギ（3.5倍）・カメムシ（2倍）の胚注射でもノックイン向上。
意義：NHEJとHDR両方に有効な汎用プラットフォーム。成虫注射での実用的ノックインを初実現。

HUH-tagPCV-tagknock-inNLS コクヌストモドキフタホシコオロギオオモンシロナガカメムシ

2024

Direct parental CRISPR gene editing in the predatory bug Orius strigicollis, a biocontrol agent

Pest Management Science — 80(10):5465-5472

Matsuda N, Takahashi M, Shirai Y, Hinomoto N, Daimon T

DOI: 10.1002/ps.8275

何をした：天敵昆虫タイリクヒメハナカメムシにDIPA-CRISPRを適用。
結果：cinnabar遺伝子のKOで赤眼変異体を作出。羽化後1日の注射で最大52%の編集効率。次世代への遺伝を確認。
意義：生物的防除に使う天敵昆虫のゲノム編集に成功。農業害虫管理への応用可能性。

DIPA-CRISPR生物的防除タイリクヒメハナカメムシ

2024

Knock-Out of ACY-1 Like Gene in Spodoptera litura Supports the Notion that FACs Improve Nitrogen Metabolism

Journal of Chemical Ecology — 50(9-10):573-580

Maruoka T, Shirai Y, Daimon T, Fujii R, Dannoura M, Seidl-Adams I, Mori N, Yoshinaga N

DOI: 10.1007/s10886-024-01512-y

何をした：ハスモンヨトウでFAC加水分解酵素(ACY-1)をCRISPRノックアウト。
結果：変異体は窒素吸収30%低下、体重最大40%減少。
意義：植物食性昆虫の消化メカニズムの分子基盤を解明。化学生態学への貢献。

化学生態学窒素代謝FACs ハスモンヨトウ

2023

DIPA-CRISPR gene editing in the yellow fever mosquito Aedes aegypti 筆頭著者

Applied Entomology and Zoology — 58:273-278

Shirai Y, Takahashi M, Ote M, Kanuka H, Daimon T

DOI: 10.1007/s13355-023-00831-y

何をした：デング熱を媒介するネッタイシマカにDIPA-CRISPRを適用。
結果：吸血後24時間での注射で3.5%の編集効率を達成。
意義：感染症媒介蚊へのDIPA-CRISPR適用可能性を世界で初めて実証。公衆衛生への応用が期待。

DIPA-CRISPR感染症媒介蚊ネッタイシマカ

2023

Redundant actions of neuropeptides encoded by the dh-pban gene for larval color pattern formation in Mythimna separata 筆頭著者

Insect Biochemistry and Molecular Biology — 157:103955

Shirai Y, Ono H, Daimon T

DOI: 10.1016/j.ibmb.2023.103955

何をした：アワヨトウでdh-pban遺伝子をCRISPRノックアウト。群生相の幼虫体色変化を研究。
結果：変異体は高密度飼育でもメラニン化せず黄色のまま。PBAN以外のペプチドも体色制御に関与。
意義：「相変異」（密度依存的形態変化）の分子メカニズムを解明。バッタ問題への知見。

神経ペプチド体色変化相変異アワヨトウ

2022

DIPA-CRISPR is a simple and accessible method for insect gene editing 筆頭著者

Cell Reports Methods — 2(5):100215

Shirai Y, Piulachs MD, Belles X, Daimon T

DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100215

何をした：成虫メスの体腔にCas9 RNPを注射するだけで次世代のゲノム編集を実現する「DIPA-CRISPR」を開発。
結果：コクヌストモドキで50%以上の高効率を達成。ゴキブリ（チャバネゴキブリ）のゲノム編集に世界で初めて成功。
意義：特殊な機器・技術不要。世界中のニュースで報道された代表作。昆虫ゲノム編集のパラダイムシフト。

DIPA-CRISPR成虫注射世界初コクヌストモドキチャバネゴキブリ

2021

Functional conservation and diversification of yellow-y in lepidopteran insects 筆頭著者

Insect Biochemistry and Molecular Biology — 128:103515

Shirai Y, Ohde T, Daimon T

DOI: 10.1016/j.ibmb.2020.103515

何をした：ハスモンヨトウでyellow-y遺伝子をCRISPRノックアウト。
結果：黒色色素の形成に必要であることを確認。さらに変異体胚がほぼ孵化できないことを発見（新規機能）。
意義：保存された遺伝子の種間での機能分化を実証。色素以外の新機能（孵化）を報告。

色素形成yellow遺伝子孵化ハスモンヨトウ

2020

Mutations in cardinal are responsible for the red-1 and peach eye color mutants of Tribolium castaneum 筆頭著者

Biochemical and Biophysical Research Communications — 529(2):372-378

Shirai Y, Daimon T

DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.214

何をした：コクヌストモドキの古典的な目の色変異体（red-1, peach）の原因遺伝子を同定。
結果：cardinal遺伝子の変異が原因と特定。ReMOT Control技法で新規変異体系統を樹立し、相補性試験で証明。
意義：100年以上前に発見された変異体の分子基盤を解明。後の研究（DIPA-CRISPR等）の基盤となるモデル系統を確立。

古典遺伝学目の色ReMOT Control コクヌストモドキ

研究キャリアの歩み

タイムライン

2014年

京都大学農学部入学

2019年

学士取得、大学院進学（大門研究室）
★ 日本遺伝学会 Young Best Poster Award 受賞

2020年 8月

論文#8：cardinal遺伝子の同定 — 初の筆頭著者論文
コクヌストモドキの目の色変異体の分子基盤を解明

2021年 1月

論文#7：yellow-y遺伝子の機能解析
蛾の色素遺伝子の新機能を発見

2021年 4月

博士課程進学 + JSPS特別研究員 DC1 採用

2022年 5月 ★ 転機

          論文#6：DIPA-CRISPR を開発 — Cell Reports Methods

          ゴキブリのゲノム編集に世界初成功。世界的ニュースに。

2022年11月〜2023年3月

JSPS若手研究者海外挑戦プログラムでハーバード大学に短期留学

2023年 6月

論文#5：アワヨトウの体色制御の分子メカニズム
密度依存的な色変化を制御する神経ペプチドの冗長性を発見

2023年 8月

論文#4：DIPA-CRISPRをネッタイシマカに適用
感染症媒介蚊での初の成功

2024年 3月

博士号取得（京都大学）
★ 京都大学総長賞受賞

2024年 5月

ハーバード大学 Extavour Lab に JSPS海外特別研究員として赴任

2024年

論文#2, #3：天敵カメムシへのDIPA-CRISPR適用 / FAC代謝の解明
★ 井上研究奨励賞受賞（12月）

2025年 6月

HFSP長期フェローに採用（ハーバード大学）

2026年 3月 ★ 最新

          論文#1：HUH-tagged Cas9 — Communications Biology

          ノックイン効率の飛躍的改善。京都大学×ハーバード×東大の共同研究。

研究で使われた昆虫たち — 8種を網羅

対象昆虫一覧

🪲

コクヌストモドキ

Tribolium castaneum

論文 #1, #6, #8

🪳

チャバネゴキブリ

Blattella germanica

論文 #6

🦗

フタホシコオロギ

Gryllus bimaculatus

論文 #1

🐛

オオモンシロナガカメムシ

Oncopeltus fasciatus

論文 #1

🦟

ネッタイシマカ

Aedes aegypti

論文 #4

🐛

ハスモンヨトウ

Spodoptera litura

論文 #3, #7

🦋

アワヨトウ

Mythimna separata

論文 #5

🐞

タイリクヒメハナカメムシ

Orius strigicollis

論文 #2

分類学的な広がり

目	昆虫	応用分野
鞘翅目（甲虫）	コクヌストモドキ	モデル生物、貯蔵害虫
ゴキブリ目	チャバネゴキブリ	衛生害虫、進化発生学
直翅目	フタホシコオロギ	モデル生物、食用昆虫
半翅目（カメムシ）	オオモンシロナガカメムシタイリクヒメハナカメムシ	進化発生学生物的防除
双翅目（蚊）	ネッタイシマカ	感染症媒介、公衆衛生
鱗翅目（蛾）	ハスモンヨトウアワヨトウ	農業害虫相変異研究

      6つの異なる「目」にまたがる昆虫を扱っており、開発した技術の汎用性の高さを実証している。これは昆虫ゲノム編集の分野では極めて広い適用範囲。
    

ゲノム編集技術がどう進化してきたか

昆虫ゲノム編集の進化と白井氏の貢献

従来法：胚マイクロインジェクション
顕微鏡下で卵に直接注射。高度な技術と設備が必要。対応種が限定的。

⬇ 2018年〜

ReMOT Control（他グループが開発）
卵黄タンパク質に融合したCas9を成虫メスに注射。卵への取り込みを利用。

⬇ 2022年（白井氏）

DIPA-CRISPR ★ 白井氏が開発
市販Cas9 + sgRNAをそのまま成虫に注射するだけ。最もシンプル。
2成分だけで良い（融合タンパク質不要）。

⬇ 2026年（白井氏）

HUH-tagged Cas9 (PCV-Cas9) ★ 白井氏が開発
Cas9にPCVタグを融合 → ssODN繋留 + NLS強化
ノックアウト・ノックイン両方を大幅改善。

各手法の比較

特徴	胚注射	ReMOT	DIPA-CRISPR	PCV-Cas9
注射対象	卵	成虫	成虫	成虫/卵
必要な技術	高	中	低	低〜中
必要な機器	顕微注射装置	注射器	注射器	注射器
KO効率	高	中	中〜高	高
KI効率	中	低	極低	中〜高
Cas9	市販可	自作必要	市販可	自作必要
適用種数	限定的	数種	10種以上	3種で実証

白井氏のブレイクスルーの本質

DIPA-CRISPRは「誰でも使える汎用ゲノム編集」を実現した。
HUH-tagged Cas9は「壊すだけでなく、書き換えもできる」精密性を加えた。

例えるなら：
DIPA-CRISPR = 安い包丁でも野菜を切れるようにした
HUH-tagged Cas9 = その包丁に飾り切り用のガイドをつけた

研究が社会や科学界に与えた影響

科学的インパクト

      DIPA-CRISPRは昆虫ゲノム編集のパラダイムシフト

      発表後、世界中の研究グループがDIPA-CRISPRを採用。

      蚊、ダニ、クマムシ、半翅目昆虫など10種以上に適用が拡大。

      199回の被引用 — 8論文で h-index 5

      博士課程修了後わずか2年でこの数字は、昆虫学分野では極めて高い影響力。

社会的インパクト

      メディア報道

      DIPA-CRISPR論文（2022年）は ScienceDaily をはじめ世界各国のメディアで報道。

      「ゴキブリの遺伝子編集に世界初成功」は一般紙でも大きく取り上げられた。

応用可能性

分野	応用例	関連論文
農業・害虫管理	害虫の不妊化、天敵昆虫の強化	#2, #3, #4
公衆衛生	蚊媒介感染症の制御	#4
基礎生物学	進化・発生メカニズムの解明	#5, #7, #8
食料生産	昆虫食の品種改良	#1 (コオロギ)
バイオテクノロジー	昆虫工場での有用物質生産	技術全般

今後の展望

白井氏は現在ハーバード大学 Extavour Lab で昆虫の初期胚発生と変態の分子メカニズム・進化を研究中。 DIPA-CRISPR と HUH-tagged Cas9 の技術基盤を持ち、進化発生生物学の大きな問いに挑んでいる。

      注目ポイント：京都大学（技術開発の拠点）×ハーバード大学（進化生物学の拠点）×東京大学（構造生物学）という
      日米の最高峰の連携が、今後どのような成果を生み出すかが注目される。
    