中国科学院深セン先進技術研究所のワン・ユー博士率いる研究者らは最近、PRINCEおよび星の王子さまと呼ばれる革新的なゲノム編集システムを開発した。 Science Translational Medicine 誌に掲載されたこの研究は、これらのプラットフォームが小分子を通じて CRISPR 活性を制御し、薬理学的誘導物質で活性化し、その不在下では不活性に保つことを明らかにしました。
CRISPR を使用した現在の治療戦略は一般に受動制御に依存しており、RNA またはタンパク質エディターが生体に挿入され、限られた期間作用し、徐々に分解されます。このアプローチでは、編集のオンとオフを正確に切り替える機能が制限されますが、これは安全性と効率性を高める上で重大な欠点です。
「自然分解は能動的制御と同等ではありません。治療用遺伝子編集の場合、DNA の変化は編集完了後も持続することがよくありますが、エディター自体は無期限にアクティブなままである必要はありません」と王博士は説明しました。同氏は、チームの目標はゲノム編集を効率的であるだけでなく、時間的に制御可能にすることであると強調した。
新PRINCEシステムは厳密な二重管理を採用
PRINCE は、2 つの規制層を同時に調整することにより、より動的なアプローチを表します。ヌクレアーゼタンパク質は、小分子感受性の核局在化モジュールによって制御され、ガイド RNA の発現はドキシサイクリン応答システムによって制御されます。この二重管理は、誘導後の編集効率を維持しながら、不要なバックグラウンド編集を減らすことを目的としています。
ヒト細胞を用いたテストでは、安定したゲノム組み込みおよび長期間の培養後でも、PRINCE システムは厳密な制御を実証しました。 2 年間の連続培養後、編集を効果的に活性化するには薬理学的誘導物質に 24 時間曝露するだけで十分でしたが、誘導されていない細胞は最小限のバックグラウンド活性を示しました。
全ゲノム解析により、構成的 CRISPR システムと比較してオフターゲット活性が大幅に減少していることが明らかになりました。同じ制御原理が一次編集にもうまく拡張され、その可能性が広がりました。
生体組織への応用のための星の王子さまの開発
*in vivo* 送達、特に *in situ* を可能にするために、研究者らは小型ヌクレアーゼを使用し、単一のアデノ随伴ウイルス ベクターにカプセル化できるコンパクト バージョンの星の王子さまを作成しました。アントワーヌ・ド・サン＝テグジュペリの古典にインスピレーションを得たこの名前は、これらのより安全で制御可能な遺伝子編集技術が将来、患者、特に希少疾患の子供たちにとって有意義な贈り物になるという科学者の希望を象徴している。
高コレステロール血症のヒト化マウスモデルでは、AAV8によって送達されたリトルプリンスは、肝臓内のヒトPCSK9遺伝子を標的とした。薬理学的誘導により強力な「in situ」編集が行われたのに対し、誘導されていないマウスはネガティブコントロールに匹敵するバックグラウンド編集を示しました。血清総コレステロール値と低密度リポタンパク質 (LDL) コレステロール値は約半分に減少しました。
研究者らは復旦大学と共同で、網膜のヒトVEGFA遺伝子を標的とした血管新生加齢黄斑変性症のヒト化マウスモデルで星の王子さまをテストした。彼らは、網膜電図検査で評価したところ、薬剤の誘導により病的な血管漏出と病変サイズが減少し、網膜機能が改善されることを発見した。
薬理学的制御により天然組織における概念が検証される
この研究は、遺伝子編集の「オン」と「オフ」スイッチを有効にすることで、小分子がどのように安全機構として機能し、研究者が編集プロセスを積極的に制御できることを実証しました。
これらの技術の長期的な安全性とより広範な適用可能性を評価するには、追加の研究が必要です。しかし、PRINCE と星の王子さまは、天然組織内で直接薬理学的に制御されたゲノム編集の概念実証をすでに提供しています。
