超小型CRISPR「NanoCas™」誕生！単一AAVベクターで非ヒト霊長類の筋肉遺伝子編集に成功

2025年1月31日、独自の次世代CRISPR遺伝子編集プラットフォームを活用し、一回投与での根治療法創出を目指すバイオテクノロジー企業、Mammoth Biosciences社（Mammoth Biosciences, Inc.）は、プレプリントサーバーbioRxivで公開された新しい前臨床研究を発表しました。この研究は、NanoCas™の概念実証（proof-of-concept）を確立するものです。NanoCas™は、単一のアデノ随伴ウイルスベクター（AAV: adeno-associated viral vector）を用いて全身投与した場合に、効率的な肝外編集が可能な初の超小型CRISPRシステムです。プレプリントのタイトルは「Single-AAV CRISPR Editing of Skeletal Muscle in Non-Human Primates with NanoCas, an Ultracompact Nuclease（NanoCas、超小型ヌクレアーゼを用いた非ヒト霊長類における骨格筋の単一AAV CRISPR編集）」です。

遺伝子編集は遺伝性疾患の治療に期待が持たれていますが、その治療応用を制限する送達の課題に直面しています。現在の方法は、ex vivo（体外）アプローチまたはin vivo（体内）での肝臓編集に限られています。Cas9やCas12aのような第一世代のCRISPRシステムは、単一のAAVベクターによる効率的なin vivo送達には大きすぎます。

本研究では、Cas9の約3分の1のサイズである新規Cas酵素、NanoCas™の発見、設計、および性能評価について述べています。NanoCas™は単一のAAVベクター内に容易に収容でき、さらに制御エレメント、ガイドRNA、または逆転写酵素編集、塩基編集、エピジェネティック編集などの二本鎖切断を伴わない編集技術のための機構といった追加ペイロードのための十分なスペースを残しています。NanoCas™システムの発見には、自然界に存在するCRISPRバリアントの網羅的なスクリーニングが必要であり、150以上の候補の機能評価が行われ、その後、編集効率を高めるための標的タンパク質工学が実施されました。

「私たちはMammoth社で新規の超小型CRISPRシステムの発見と設計に注力してきており、NanoCas™を用いた筋肉標的における強力なin vivo肝外編集の最初の実証を科学界と共有できることを嬉しく思います」と、Mammoth Biosciences社のCSO兼共同設立者であるルーカス・ハリントン博士（Lucas Harrington, PhD）は述べています。「Mammoth社では、常にCRISPRの治療可能性を信じてきました。この研究は、超小型システムが強力であり、単一のAAVベクターで肝臓以外の組織に送達できることを示しています。」

本研究の主なポイントは以下の通りです：

• 第一世代CRISPRシステムに匹敵する編集効率: マウス肝臓のPCSK9遺伝子をin vivoで標的とした場合、NanoCas™は約60%の飽和編集効率を示し、サイズが約3倍大きいSaCas9（エスエー・キャスナイン）と同等でした。両方のCRISPRシステムは、血清PCSK9タンパク質を検出不能レベルまで減少させました。
• 複数の筋肉組織における強力な単一AAV編集: NanoCas™は、デュシェンヌ型筋ジストロフィー（DMD: Duchenne Muscular Dystrophy）のヒト化マウスモデルにおいて、単一のAAVベクターで送達された場合、大腿四頭筋、ふくらはぎ筋、心筋にわたってジストロフィン遺伝子の10%から40%の編集を示しました。
• 非ヒト霊長類における初の単一AAV筋肉編集の実証: NanoCas™は、カニクイザルの骨格筋においてジストロフィンを標的とした場合、最大30%のin vivo編集効率を達成しました。また、NanoCas™は心臓全体で15%の編集を示したのに対し、SaCas9では10%でした。肝臓組織の分析では、最小限のオフターゲット編集（標的外編集）が示されました。

「in vivoでの肝外組織の効果的な編集は、遺伝子編集分野にとっての障害でした」と、Mammoth Biosciences社の共同設立者兼最高経営責任者であるトレバー・マーティン博士（Trevor Martin, Ph.D.）は述べています。「NanoCas™のコンパクトなサイズは、塩基編集、逆転写酵素編集、エピジェネティック修飾を含む広範な遺伝子編集モダリティとの互換性を持ちながら、依然として単一のAAVベクターを用いた送達を可能にします。この研究は、あらゆる細胞でin vivoであらゆる編集を可能にするための大きな一歩であり、それによって遺伝子医療の恩恵を受けることができる患者数を劇的に増やし、CRISPRの完全な可能性を実現します。」

Mammoth Biosciencesについて

Mammoth Biosciencesは、独自の超小型CRISPRシステムを活用して、生命を脅かす消耗性疾患を持つ患者のための長期的な根治療法の開発に焦点を当てたバイオテクノロジー企業です。CRISPRのパイオニアでありノーベル賞受賞者であるジェニファー・ダウドナ（Jennifer Doudna）、およびトレバー・マーティン（Trevor Martin）、ジャニス・チェン（Janice Chen）、ルーカス・ハリントン（Lucas Harrington）によって設立された同社の超小型システムは、より特異性が高く、ヌクレアーゼ応用と、塩基編集、逆転写酵素編集、エピジェネティック編集を含む二本鎖切断を超えた新しい編集モダリティを利用して、到達困難な組織でのin vivo遺伝子編集を可能にするように設計されています。同社は、in vivo遺伝子編集治療薬と能力の自社パイプラインを構築しており、その革新的で独自の技術プラットフォームの範囲を広げるために、主要な製薬会社やバイオテクノロジー企業と提携しています。Mammoth社の深い科学的および産業的経験は、堅牢で差別化された知的財産ポートフォリオと共に、患者の生活を変革し、CRISPR技術の約束を果たすという同社の使命を推進することを可能にしています。

[News release] [bioRxiv preprint]