二分されたCRISPRエディターはフェニルケトン尿症のマウスを治療しました

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二分されたCRISPRエディターはフェニルケトン尿症のマウスを治療しました
二分されたCRISPRエディターはフェニルケトン尿症のマウスを治療しました
Anonim
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左から右へ:「編集済み」の黒いマウス、フェニルケトン尿症の黄色いマウス、野生型マウス

研究者らは、成体マウスの肝細胞のDNAにフェニルケトン尿症を発症させる点突然変異を修正することができ、その結果、マウスは治癒しました。これを行うために、科学者たちは、Cas9タンパク質に基づいて「ベースエディター」を変更し、ウイルスベクターを使用してその遺伝子を肝臓に送達できるようにしました。 Nature Medicineの出版物の著者が示唆しているように、このアプローチは、成人のさまざまな遺伝性疾患の治療に使用できます。

CRISPR-Cas9ゲノム編集システムは、動物モデルの遺伝性疾患の治療について繰り返しテストされています。ただし、Cas9の「クラシック」バージョンでの編集の原則は、タンパク質がカットを作成し、その後、相同DNA組換えシステムの関与によって修復されるという事実に基づいています。このシステムは細胞の分裂に積極的ですが、成人の体の多くの組織や器官には、CRISPR編集がうまく機能しない休眠細胞が主に含まれています。これには、特に肝細胞が含まれ、点突然変異の結果としての肝酵素の欠損は、遺伝性疾患のグループ全体の根底にあります。

細胞内の変異を高効率で修正するために、DNAに結合するが切断しない不活性ヌクレアーゼ(dCas9など)に基づいて作られた、いわゆる「ベースエディター」を提供することができます。ここでの編集機能は、ヌクレアーゼに「縫い付けられた」デアミナーゼ酵素によって実行されます(「ベースエディター」がどのように機能するかについては、こことここで詳しく読むことができます)。 「編集者」は、たとえば、「文字」GCをTAに、またはその逆に、カットなしで変更できます。しかし、そのような融合タンパク質は非常に大きく、それらの治療上の使用は、DNA(より正確には、それらをコードする遺伝子)を組織に送達する可能性によって制限されます。たとえば肝臓への送達に最も人気のあるベクターは、アデノ随伴ウイルスのままですが、それらの「容量」はかなり小さいです。

新しい研究では、チューリッヒ工科大学の科学者がベースエディターを使用して、成体マウスの肝臓にフェニルケトン尿症を引き起こすPAH遺伝子の変異を修正しました。フェニルケトン尿症は、フェニルアラニンからチロシンへの変換を触媒する肝酵素フェニルアラニンヒドロキシラーゼ(PAH)の欠乏によって引き起こされます。フェニルアラニンの蓄積の結果として、患者は精神遅滞や発作を含む多くの神経学的症状を経験します。 835位のTをCに置換するマウスPAH遺伝子の変異も、マウスで同様の症状を発症するため、このようなマウスはフェニルケトン尿症を研究するための優れたモデルと見なされます。さらに、病気の動物はメラニンが不足しているため、マウスの酵素活性の回復を追跡するのは簡単です。その結果、黒ではなく黄色になります。

「エディター」をコードする巨大な遺伝子構築物を肝臓に届けるために、科学者はタンパク質を2つの部分に分割し、「タンパク質のスプライシング」に関与するインテイン配列の各半分に追加する必要がありました。半分が融合すると、インテイン配列が復元され、切断されて、「エディター」の断片がタンパク質全体に縫い合わされます。別の半分をコードする構築物は、肝臓に送達することになっている別のウイルスベクターにパッケージされた。

このような複雑な配置では編集効率が大幅に低下するはずですが、セル実験では同等の編集効率が示されました。さらに、高用量のウイルス粒子を注射されたマウスでは、6週間後、血中のフェニルアラニンの濃度は20分の1に減少し、120マイクロモル未満の生理学的値になりました。肝細胞におけるDNA編集の効率は、ウイルス導入後4週間で平均10%、26週間後に平均25%であり、mRNA配列の効率スコアは63%の数字さえ示しました。同時に、酵素活性は標準の2〜23%以内で回復し、「健康な」黒い表現型がマウスで回復しました。研究の著者は、この形式の「ベースエディター」は、分裂の可能性が限られている細胞の突然変異を修正するのに非常に適していると結論付けました。

昨年、ジンクフィンガーヌクレアーゼを使用して成人肝細胞のDNAを編集する試みについて話しました。ウイルス粒子の一部として、ヌクレアーゼと遺伝子の正常なコピーの両方を、切開部位に挿入されるハンター症候群の数人の患者の肝臓に送達することが計画されました。最近の予備報告では、このアプローチの有効性は低いことが示されています。

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