一部のCRISPRスクリーニングではがん治療薬のターゲットが欠落している可能性がある

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CRISPR/Cas9 遺伝子編集により、がん細胞内の遺伝子を体系的にオフにして、がん細胞が生存し成長するために大きく依存している遺伝子を探す研究など、多数の生物医学実験が可能になった。これらの遺伝子、つまり「がん依存性」は、有望な薬剤ターゲットとなることが多い。しかし、新しい研究によると、これらの CRISPR スクリーニング実験の多くは、CRISPR/Cas9 ガイドと呼ばれるコンポーネントに依存しており、このコンポーネントはすべての祖先の人々の細胞で同じように機能するわけではなく、CRISPR スクリーニングでがん依存性を見逃す可能性がある。

これらの CRISPR ガイドは、CRISPR Cas9 酵素をゲノムの特定の場所に誘導して DNA を切断し、標的遺伝子を不活性化する短い RNA 配列です。MIT とハーバードのブロード研究所の科学者による新しい研究結果によると、これらのガイドの約 2 パーセントが標的を逃しています。つまり、Cas9 は特定の遺伝子を切断して無効にすることができず、その結果、その遺伝子ががんの増殖に果たす潜在的な役割が不明瞭になります。研究チームは、この現象がアフリカ系の人々の細胞で不釣り合いに起こることを発見しました。これは、CRISPR ガイドが主にヨーロッパ系の人々の参照ゲノムを使用して設計されており、世界の遺伝的多様性を完全には代表していないためです。

「こうした不正確さは、私たちが認識していない場所に、予想もしなかった形で存在する」と、ブロード研究所の準会員で、最近ネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された論文の共同執筆者であるラミーン・ベロウキム氏は述べた。「この研究は、私たちが使用しているすべてのツールとデータセットを体系的に評価し、問題になる前にこうした隠れた偏見を修正することが本当に価値があることを示している」

「CRISPR は前臨床研究で広く使用されているが、モデル システムに関連する特定の生殖細胞系列と祖先について慎重に検討している研究者は少数派である」と、ブロード研究所の准科学者でこの論文の共同主任著者であるジェシー・ボーム氏は付け加えた。「これは、機能ゲノミクスが祖先バイアスの影響を受けないわけではないというコミュニティへの警告であり、この種のデータをより詳しく調べる機会の源である」

研究チームは、がん依存度に関する最大のリソースであるブロードがん依存度マップ（DepMap）のデータを分析した。このマップには現在、1,000以上のがんのゲノムワイドスクリーニングが含まれている。 癌細胞株そのうち約90パーセントはヨーロッパ系または東アジア系の人々です。

ブロード研究所の DepMap ディレクターであるフランシスカ・バスケス氏は、DepMap の細胞株ガイド ペアのうち、今回の研究で示された祖先バイアスの影響を受けるのは 1% 未満だが、将来のライブラリではこうしたバイアスを認識して修正することが重要だと述べた。これらの結果が 2022 年にプレプリントとして初めて投稿された後、DepMap チームは機能しないガイド RNA をすべてライブラリから削除したため、データベースは、影響を受ける遺伝子に依存関係がないと誤って返すのではなく、結論を導き出すのに十分なデータがないことを示している。

新しい種類の依存関係検索

これまで、がん依存性の探索は、人の一生の間に一部の細胞に生じる体細胞変異と呼ばれる遺伝子変化に焦点を当てていた。しかし、ポスドク研究員で本研究の筆頭著者であるショーン・ミセック氏が2020年にボーム氏とベロウキム氏の研究室に加わったとき、同氏は、遺伝し、体全体のすべての細胞に存在する生殖細胞系列の遺伝子変異が、腫瘍が治療に反応する方法にどのように影響するかを知りたいと思った。

ミセック氏は祖先と遺伝的依存性の間に多くの強い関連性を発見し、それらの関連性のほとんどが生殖細胞系列の変異に関連するアーティファクトから生じたことを明らかにした。特に、同氏は CRISPR ガイドでこれらの効果を確認した。ガイド RNA の配列は、祖先によって標的の遺伝子配列が変化するため、標的の遺伝子配列と十分に一致しなかった。

科学者たちは、ゲノム規模のライブラリにあるガイドの 89 パーセントに、少なくとも 1 つの細胞株で不一致があることを発見しました。また、アフリカ系の人々の細胞では不一致の頻度が高いことも発見しました。

「こうした実験上の偏りは、おそらく前臨床研究のいたるところに存在する」とミセック氏は言う。「この論文が、より大きな議論の一部となることを願っている」

研究プロジェクトにおけるこの偏りの程度を把握することは、科学者にとって難しい場合があります。必要なデータをすべてダウンロードするには数日かかることがあるためです。これに対処するために、Boehm、Beroukhim、および Broad の Pattern チームは、ゲノム集約データベース (gnomAD) のデータに基づく Web サイト Ancestry Garden を構築しました。この Web サイトは、研究者が選択したガイドに対する祖先の影響を判断するのに役立ちます。

「多くの研究室が何らかの形でCRISPRを使用しており、試薬をチェックする仕組みを持つべきだ」とミセック氏は言う。「我々の目標は、人々が自らの手でこの問題を少しでも軽減できるようにすることだ」

図書館レッスン

ボーム氏は、遺伝的変異は 祖先 このバイアスは、がん依存性の調査をはるかに超えた研究に影響を及ぼし、チームの発見が個々の研究にどの程度影響を与えるかはさまざまである。このバイアスの影響は DepMap では比較的小さいが、1 個または少数の細胞株のみを研究する実験では影響がはるかに大きくなる可能性があるとボーム氏は述べた。

今後、研究チームと DepMap の研究者は、この偏りに対処する重要な方法は、大規模な細胞株ライブラリの遺伝的多様性を高めることだと述べています。

「私たちは、コミュニティが、代表性の低い集団の細胞株を持っているなら、それを私たちに送るよう奨励しています」とバスケス氏は語った。「これは取り組むべき非常に重要な問題です。」

詳しくは：
Sean A. Misek 他「祖先間で負担が異なる CRISPR ベースの実験では、生殖系列の変異が偽陰性の原因となる」Nature Communications (2024)。 DOI: 10.1038/s41467-024-48957-z

ジャーナル情報:
ネイチャーコミュニケーションズ

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#一部のCRISPRスクリーニングではがん治療薬のターゲットが欠落している可能性がある
2024-06-15 07:11:44