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2026-01-05 10:14:00
UNSW シドニーの科学者たちは、遺伝子治療をより安全にすると同時に、遺伝子のスイッチをどのようにオフにするかについての数十年にわたる議論を解決できる新しい形式の CRISPR 技術を開発しました。この研究は、DNAに付着した小さな化学マーカーが、単にゲノムの不活性領域に無害な副産物として現れるのではなく、積極的に遺伝子を沈黙させていることを示している。
研究者らは長年、DNA上に集まる小さな化学クラスターであるメチル基が遺伝子がすでにオフになっている場所に現れるだけなのか、それとも遺伝子抑制の直接の原因なのかについて疑問を抱いてきた。
最近発表された研究では、 ネイチャーコミュニケーションズ、UNSWの研究者らは、セント・ジュード小児研究病院（メンフィス）の同僚と協力し、これらの化学タグを除去すると遺伝子が再び活性化することを実証した。タグが再び追加されると、遺伝子は再び停止しました。この結果は、DNA メチル化が遺伝子活性を直接制御していることを裏付けています。
「私たちは、クモの巣を払いのけると、遺伝子が活性化することを非常に明確に示しました」と、研究主著者であり、UNSW 学術の質担当副学長のマーリン・クロスリー教授は述べています。
「そして、遺伝子にメチル基を追加し直すと、遺伝子は再びオフになりました。つまり、これらの化合物はクモの巣ではなく、アンカーなのです。」
CRISPR テクノロジーはどのように進化したか
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromicrepeats) は、現代の遺伝子編集技術の基礎です。これにより、科学者は特定の DNA 配列を特定し、標的を絞った変更を加えることができ、多くの場合、欠陥のある遺伝コードを健全なバージョンに置き換えることができます。
このシステムは細菌に見られる自然の防御機構に基づいており、CRISPR を使用して侵入ウイルスの DNA を認識して切断します。
CRISPR ツールの初期バージョンは、DNA を切断して機能不全の遺伝子を無効にすることで機能しました。後のバージョンではより正確になり、科学者が遺伝暗号内の個々の文字を修正できるようになりました。ただし、どちらのアプローチも DNA 鎖の切断に依存しているため、意図しない変化が生じ、重篤な副作用のリスクが高まる可能性があります。
エピジェネティック編集として知られる最新バージョンは、異なるアプローチを採用しています。 DNAを切断する代わりに、各細胞の核内の遺伝子に結合した化学マーカーを標的とします。サイレンシングされた遺伝子からメチル基を除去することで、研究者は基礎となる DNA 配列を変更することなく遺伝子活性を回復することができます。
鎌状赤血球症治療の新たな可能性
「DNAを切断するときはいつでも、がんのリスクが存在します。そして、生涯にわたる病気の遺伝子治療を行っているのであれば、それは悪い種類のリスクです」とクロスリー教授は言う。
「しかし、DNA鎖を切断することなく遺伝子治療を行うことができれば、こうした潜在的な落とし穴を回避できるでしょう。」
この新しい技術では、DNA を切断するのではなく、改良された CRISPR システムを使用して、メチル基を除去する酵素を送達します。このプロセスにより、特定の遺伝子のスイッチをオフにしておく遺伝的ブレーキが解除されます。重要な標的の 1 つは、出生前に酸素を供給するのに役立つ胎児グロビン遺伝子です。出生後にこの遺伝子を再活性化すれば、鎌状赤血球症の原因となる成人グロビン遺伝子の欠損を回避できる可能性がある。
「胎児グロビン遺伝子は、子供用自転車の補助輪と考えることができます」とクロスリー教授は言う。 「私たちは、新しい車輪が必要な人々に再び車輪を機能させることができると信じています。」
研究がこれまでに示していること
これまでのところ、すべての実験はUNSWとメンフィスにあるヒト細胞を使用した実験室環境で行われている。
研究の共著者であるケイト・クインラン教授は、この発見は鎌状赤血球症以外にも広範囲に影響を与える可能性があると述べている。多くの遺伝的状態には、不適切にオンまたはオフになっている遺伝子が関係しており、メチル基を調整することで、DNA を損傷することなくこれらの問題を修正できる可能性があります。
「エピジェネティック編集により、DNA配列を変更せずに遺伝子発現を促進できることが研究で示されたため、エピジェネティック編集の将来に興奮しています。この技術に基づく治療法は、第1世代または第2世代のCRISPRと比較して、意図しない悪影響のリスクが低減される可能性があります。」と彼女は言います。
研究者らは将来を見据えて、この療法が実際にどのように機能するかについて説明しています。医師は赤血球を生成する患者の血液幹細胞を採取します。研究室では、エピジェネティック編集を使用して胎児グロビン遺伝子からメチルタグを除去し、それを再活性化します。編集された細胞は患者に戻され、そこで骨髄に定着し、より健康な血球の生産が開始されます。
エピジェネティック編集の次のステップ
UNSW とセント・ジュードの研究チームは、動物モデルでこのアプローチをテストし、追加の CRISPR ベースのツールの探索を続ける予定です。
「おそらく最も重要なことは、分子を個々の遺伝子に標的化することが可能になったことだ」とクロスリー教授は言う。
「ここではメチル基を削除または追加しましたが、それはほんの始まりにすぎません。治療や農業目的で遺伝子出力を変更する能力を高めるために加えられる変更は他にもあります。これはまさに新時代の始まりです。」
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