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2024-06-11 01:31:37
MITとハーバード大学のブロード研究所の科学者らは、遺伝子編集技術を改良し、ヒト細胞のゲノムに遺伝子全体を効率的に挿入したり置換したりできるようになり、治療への応用が期待できるようになった。
ブロード中核研究所メンバーのデイビッド・リュー氏の研究室によるこの進歩は、将来、遺伝子の何百、何千もの異なる変異の 1 つによって引き起こされる嚢胞性線維症などの疾患に対する単一の遺伝子治療の開発に役立つ可能性がある。この新しいアプローチを使用すると、ゲノム内の本来の場所に遺伝子の健康なコピーを挿入できるため、より小さな編集を行う他の遺伝子編集アプローチを使用して各変異を修正するために別の遺伝子治療を作成する必要がなくなる。
この新しい方法は、約100または200塩基対までの広範囲の編集を直接行うことができるプライム編集と、ゲノムの特定の場所に数千塩基対の長さのDNAの大きな断片を効率的に挿入する新開発のリコンビナーゼ酵素の組み合わせを使用します。eePASSIGEと呼ばれるこのシステムは、他の同様の方法よりも数倍効率的に遺伝子サイズの編集を行うことができ、 ネイチャーバイオメディカルエンジニアリング。
「我々の知る限り、これは哺乳類細胞におけるプログラム可能な標的遺伝子統合の、潜在的治療的関連性の主な基準を満たす最初の例の一つです」と、研究の主任著者であり、ブロード研究所のリチャード・マーキン教授兼マーキン医療変革技術研究所所長、ハーバード大学教授、ハワード・ヒューズ医学研究所研究員でもあるリュー氏は述べた。「これらの効率性から、培養されたヒト細胞で観察された効率性が臨床現場に応用できれば、機能喪失型遺伝性疾患の多く、あるいはほとんどが改善または救済される可能性があると期待しています。」
劉氏のグループに所属する大学院生のスミリティ・パンディ氏とポスドク研究員のダニエル・ガオ氏は、この研究の共同筆頭著者であり、ミネソタ大学のマーク・オズボーン氏のグループ、ベス・イスラエル・ディーコネス医療センターのエリオット・チャイコフ氏のグループとの共同研究でもあった。
「このシステムは、細胞治療に将来有望な機会を提供する。例えば、体外の細胞に遺伝子を正確に挿入し、それを患者に投与して病気を治療するといった用途に使用できる」とパンディ氏は述べた。
「eePASSIGE の効率性と汎用性の高さは、ゲノム医薬品の新たなカテゴリーの実現につながる可能性があり、非常に喜ばしいことです」と Gao 氏は付け加えた。「また、このツールが、研究コミュニティ全体の科学者が基本的な生物学的疑問を研究するために使用できることを期待しています。」
プライムの改善
多くの科学者がプライム編集を使用して、最大数十塩基対の長さの DNA への変更を効率的に導入してきました。これは、既知の病原性突然変異の大部分を修正するのに十分なものです。しかし、多くの場合数千塩基対の長さの健康な遺伝子全体をゲノム内の本来の場所に導入することは、遺伝子編集分野の長年の目標でした。これにより、病気の原因となる遺伝子のどの突然変異であっても多くの患者を治療できる可能性があるだけでなく、周囲の DNA 配列も保存されるため、新しく導入された遺伝子が過剰に、または不足して、または間違ったタイミングで発現されるのではなく、適切に制御される可能性が高くなります。
2021年、Liu氏の研究室はこの目標に向けた重要な一歩を報告し、ゲノムにリコンビナーゼの「着陸地点」を設置し、Bxb1などの天然リコンビナーゼ酵素を使用して、プライム編集されたターゲット部位への新しいDNAの挿入を触媒するtwinPEと呼ばれるプライム編集アプローチを開発しました。
劉氏が共同設立したバイオテクノロジー企業プライム・メディシンは、すぐにこの技術（同社がPASSIGE（プライム編集支援による部位特異的インテグラーゼ遺伝子編集）と呼ぶ）を使い、遺伝性疾患の治療法の開発に着手した。
PASSIGE は、ごくわずかな細胞にのみ編集を導入します。これは、機能遺伝子の喪失によって生じる一部の遺伝病の治療には十分ですが、おそらくほとんどの治療には十分ではありません。そこで、Liu 氏のチームは、本日発表された新しい研究で、PASSIGE の編集効率を高めることに着手しました。彼らは、リコンビナーゼ酵素 Bxb1 が PASSIGE の効率を制限している犯人であることを発見しました。次に、Liu 氏のグループが以前に開発した PACE (ファージ支援連続進化) と呼ばれるツールを使用して、研究室でより効率的なバージョンの Bxb1 を急速に進化させました。
その結果、新たに進化し設計された Bxb1 変異体 (eeBxb1) は、eePASSIGE 法を改良し、マウスとヒトの細胞に遺伝子サイズの貨物を平均 30 パーセント統合できるようになりました。これは、元の技術の 4 倍、最近発表された別の方法である PASTE の約 16 倍に相当します。
「eePASSIGE システムは、機能喪失障害を治療するために、遺伝性疾患の細胞および動物モデルで選択した場所に健康な遺伝子コピーを統合する研究にとって有望な基盤を提供します」と Liu 氏は述べました。「このシステムが、患者にとって標的遺伝子統合の利点を実現する重要なステップとなることを願っています。」
この目標を念頭に、Liu 氏のチームは現在、eePASSIGE を、遺伝子編集剤の体内での治療的送達を従来制限してきた障害を克服できる可能性のある人工ウイルス様粒子 (eVLP) などの送達システムと組み合わせることに取り組んでいます。
#改良されたプライム編集システムによりヒト細胞で治療レベルで遺伝子サイズの編集が可能に