成功率ほぼ100%！革新的なゲノム編集技術「P3a変異導入法」が研究を加速する

この研究において、マギル大学（McGill University）およびマギル大学ヘルスセンターのシャン＝ジャオ・ヤン博士は、正確なDNA変異をほぼ100％の成功率で実現する改良型ゲノム編集技術を開発しました。「P3a変異導入法」と呼ばれるこの手法は、疾患、遺伝学、ワクチン開発の研究で使用されるタンパク質、RNA、プラスミドのエンジニアリングを簡素化することで、生物医学研究を大幅に加速させ、コストを削減する可能性があります。

研究者たちは長年、遺伝子の機能を調べ、疾患の原因となる変異を調査し、治療用タンパク質を開発するために、部位特異的変異導入（site-directed mutagenesis）に頼ってきました。しかし、既存の技術は効率が悪く、処理時間が長く、特に大きなDNA分子を編集する際にはエラー率が高いという課題を抱えていることが少なくありません。新たに開発されたP3a法は、特別に設計されたプライマーと高正確性酵素（high-fidelity enzymes）を組み合わせることで、迅速かつ正確なDNA編集を可能にし、これらの課題を解決します。

シャン＝ジャオ・ヤン博士は、「要約すると、私たちはQ5およびSuperFi IIという高正確性DNAポリメラーゼ（high-fidelity DNA polymerase）と、3'オーバーハングを持つプライマー対に基づいた、迅速で経済的、かつ非常に効率的な部位特異的変異導入法を開発しました」とまとめています。

この研究は、P3a変異導入法が、一点変異、大規模な欠失、挿入など、幅広い遺伝子改変を最大13.4キロベース（kb）のDNA断片に対して効率的に導入できることを示しています。また、がん関連遺伝子、神経発達障害（neurodevelopmental disorders）に関連するバリアント、進化を続けるSARS-CoV-2株のスパイクタンパク質など、生物医学における重要なターゲットの精密な編集も可能です。複数のステップや複雑なクローニング手順を必要とすることが多い従来の手法とは異なり、P3a法は最小限の研究リソースで、わずか数日以内に正確な編集を完了させることができます。 

その信頼性と多用途性により、P3a変異導入法は現代のバイオサイエンスにおける強力なツールとしての地位を確立しつつあります。疾患関連変異の解析を簡素化し、合成タンパク質やAI支援設計によるタンパク質の迅速な試験をサポートし、CRISPR-Cas9（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated protein 9）のようなゲノム編集システムのシームレスな改変を可能にします。また、新型コロナウイルス（COVID-19）に関連するようなウイルス変異体のエンジニアリングを、低コストで実現する手段も提供し、現在進行中のパンデミック対応への実用的なツールとなります。

遺伝子工学の効率を大幅に向上させ、時間とコストの両方を削減することで、この新しい手法は生物医学研究に広く採用されることが期待されています。科学者たちは、遺伝子やタンパク質をより深く、かつてないスピードで研究するための、柔軟で精密かつ拡張可能なソリューションを手にすることになるでしょう。

写真；シャン＝ジャオ・ヤン（Xiang-Jiao Yang）博士

[News release] [Genes & Cancer article]