研究者らは、従来のCRISPR技術で使用されている遺伝子エディターを分解すると、意図しないゲノム変異を引き起こす可能性がはるかに低く、オンとオフを切り替えられるより正確なツールを作成できることを発見した。彼らは、彼らの新しいツールは、病気の原因となるすべての突然変異の約半分を修正する可能性があると述べています。
CRISPR は、日常の語彙に組み込まれた科学用語の 1 つです。この遺伝子編集ツールはおそらく 21 世紀最大の発見の 1 つであり、遺伝性疾患および非遺伝性疾患の研究と治療に革命をもたらしました。しかし、CRISPR テクノロジーに関連する主なリスクは「オフターゲット編集」です。これは、ターゲット部位以外のゲノムに予期せぬ、不必要な、さらには有害な変更が発生することです。
今回、ライス大学の研究者らは、より正確でオフターゲット編集の可能性を大幅に減らす、CRISPR技術に基づく新しい遺伝子編集ツールを開発した。
「私たちのチームは、必要に応じてオンまたはオフにでき、比類のない安全性と精度を提供できる遺伝子編集ツールの改良版の開発に着手しました」と研究の筆頭著者である曾宏志氏は述べた。 「このようなツールは、ゲノム内の病気の原因となる点突然変異のほぼ半分を修正できる可能性を秘めています。しかし、現在のアデニン塩基エディターは常に「オン」状態にあり、宿主ゲノムで望ましい修正を行っている間に、望ましくないゲノム変化を引き起こす可能性があります。」
DNA は、互いに絡み合ってねじれたはしごに似た二重らせんを形成する 2 本の接続された鎖で構成されています。ラダーの「横木」は塩基対で構成されており、塩基対は水素結合によって結合された 2 つの相補的なヌクレオチド塩基です。アデニン (A) とチミン (T) のペア、およびシトシン (C) とグアニン (G) のペアです。
「点突然変異」としても知られる塩基対の突然変異は、何千もの病気の原因となります。従来の CRISPR は、アデニン塩基エディター (ABE) またはシトシン塩基エディター (CBE) を使用して、目的の部位に点突然変異を作成します。ここでは、研究者らは ABE を使用し、それを修正しました。
彼らはABEを2つの別々のタンパク質に分離したが、これらはシロリムス分子が添加されるまで不活性のままであった。ラパマイシンとしても知られるシロリムスは、臓器移植における拒絶反応の予防や特定の種類の癌の治療に使用される抗腫瘍特性と免疫抑制特性を備えた薬剤です。
「この小分子が導入されると、アデニン塩基エディターの 2 つの独立した不活性セグメントが接着され、活性化します」と Zeng 氏は述べています。 「体がラパマイシンを代謝すると、これら 2 つの断片が分離し、システムが不活性になります。」
研究者らは、元の無傷のABEよりも短期間活性を維持できることに加えて、新しい分割遺伝子編集ツールには他の利点があることを発見した。
「完全な（ベース）エディタと比較して、私たちのバージョンはターゲット外の編集を 70% 以上削減し、ターゲット通りの編集の精度を向上させています」と Zeng 氏は述べています。
彼らは、マウス肝臓の PCSK9 遺伝子を標的とするアプローチをテストしました。 PCSK9 遺伝子は、血中のコレステロール値の調節に役立つタンパク質を生成するため、人間の治療に重要な意味を持ちます。彼らは、ラパマイシン活性化スプリットABEをアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターにパッケージングし、それが遺伝子上の単一のA●T塩基対をGC塩基対に変換できることを発見した。 G●C から A●T への塩基対の変異は、ヒトの遺伝病に関連する単一点変異のほぼ 50% を占めるため、この変換は特に有用です。
この研究の責任著者であるガオ・シュエ氏は、「われわれのスプリットゲノム編集ツールが最終的には人間の健康関連の問題をより正確に解決するために適用されることを期待している」と述べた。
この研究はNature Communications誌に掲載された。