新CRISPR技術はエピジェネティックな継承を比類なく制御することができ、特定の遺伝性疾患の治療に大きな可能性を持っている

2021
5月 3
(月)
08:00
遺伝子研究のバイオニュース

新CRISPR技術はエピジェネティックな継承を比類なく制御することができ、特定の遺伝性疾患の治療に大きな可能性を持っている

カリフォルニア大学サンフランシスコ校(UCSF)とホワイトヘッド研究所の研究者らはCRISPRの基本的な構造を修正して、ゲノムを超えて、エピゲノム(DNAに引っかかり、遺伝子のスイッチをいつどこで入れるかを制御するタンパク質や小分子)にまでその範囲を広げる方法を見つけ出した。2021年4月9日付のCell誌に掲載された論文で、「CRISPRoff」と呼ばれる新しいCRISPRベースのツールを紹介している。このツールを使えば、遺伝コードに一度も手を加えることなく、ヒト細胞内のほとんどすべての遺伝子のスイッチを切ることができる。
エピゲノムは、ウイルス感染から癌まで、多くの疾患で中心的な役割を果たしているため、CRISPRoff技術は強力なエピジェネティック治療法につながる可能性がある。CRISPRoffは、ゲノムに不要な変化を与える可能性があるDNAの編集を伴わないため、従来のCRISPR治療薬に比べて安全性が高いと考えられている。
UCSFのヘレン・ディラー・ファミリー総合癌センターの教授で、今回の論文の共同執筆者であるLuke Gilbert 博士は、「遺伝子治療や細胞治療は未来の医療だが、ゲノムを恒久的に変化させることには潜在的な安全性の問題があり、そのため我々はCRISPRを使って病気を治療する別の方法を考え出そうとしている」と述べている。このCell誌の論文は「CRISPRを用いたエピゲノム編集によるゲノムワイドなプログラム可能な転写メモリー(Genome-Wide Programmable Transcriptional Memory by CRISPR-Based Epigenome Editing)」と題されている。

従来のCRISPRは、遺伝子編集ツールとして有効な2つの分子ハードウェアを備えている。1つはDNAを切り取る酵素で、これによりCRISPRはDNA配列を変化させることができる。もう1つは、目的のDNA配列に的を絞るようにプログラムできるホーミングデバイスで、編集箇所を正確に制御することができる。
CRISPRoffは、従来のCRISPRにあったDNAを切り取る酵素の機能をなくし、ホーミングデバイスを残したもので、遺伝子の編集はできないが、任意の遺伝子を標的とすることができる、簡素なCRISPRである。そして、この素のCRISPRに酵素を結びつけた。この酵素は、DNAをスプライシングするのではなく、エピゲノムに作用する。

今回開発されたツールは、エピゲノムを構成する数多くの分子のうち、DNAメチル化と呼ばれる特定のエピジェネティックな特徴を標的としている。DNAがメチル化されると、メチル基と呼ばれる小さな化学的タグがDNAに付加され、近くにある遺伝子の発現が抑制される。DNAのメチル化は、すべての哺乳類細胞で自然に行われるが、CRISPRoffは、このプロセスをこれまでになく制御することができる。この論文で紹介されている別のツール「CRISPRon」は、CRISPRoffによって付加されたメチル化マークを除去し、プロセスを完全に可逆的にするものである。
ホワイトヘッド研究所のメンバーで、今回の論文の共同執筆者であり、元UCSFの教員でもあるJonathan Weissman 博士は、「今、我々は、大多数の遺伝子を沈黙させることができるシンプルなツールを手に入れた。遺伝子発現を制御するための素晴らしいツールだ。」と語っている。

"エピジェネティクスの基本概念を覆す"大きな驚き

 

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