眠れる森の美女の遺伝子編集システムは、ほとんど失火することなく機能するように教えられています

眠れる森の美女の遺伝子編集システムは、ほとんど失火することなく機能するように教えられています
眠れる森の美女の遺伝子編集システムは、ほとんど失火することなく機能するように教えられています
Anonim
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ドイツの生物学者は、可動要素に基づいて遺伝子を細胞に送達する方法である、眠れる森の美女のゲノム編集システムを改善しました。この方法の新しいバージョンは、ゲノムへの「貨物」の制御されていない取り込みを回避します。成人と幹細胞の両方に作用し、CAR-T遺伝子治療をより速く安全にします。この作品は、ジャーナルNatureBiotechnologyに掲載されました。

ゲノムを編集する最も簡単な方法は、ウイルスを使用することです。ウイルスは、他の誰かのDNAに遺伝子を「書き込む」能力にその存在を負っています。承認された遺伝子治療のすべての方法は、中和されたウイルスまたはウイルスベクターに基づいて機能します。ただし、この方法には欠点があります。たとえば、ウイルスは免疫原性であり、中和されたバージョンでも免疫攻撃を引き起こすため、編集された細胞を拒否する可能性があります。

最近、「ポイント編集」手法がますます人気を集めています。たとえば、CRISPR / Cas9システムや「ジンクフィンガー」などです。これらのシステムは、「負荷」をランダムではなく、染色体上の厳密に定義された場所に埋め込むことを可能にします。しかし、欠点もあります。マークを見逃し続け(これは不適切な編集と呼ばれます)、それでもゲノムに十分な大きさの負荷を組み込むことができません。

ゲノム編集の第3の方向性もあります-可動遺伝因子、またはトランスポゾンの助けを借りて。これらは、ゲノム内のある場所から切り出して別の場所に挿入できるDNAのセクションです。このため、酵素トランスポザーゼをコードしています。私たちのゲノム内のこれらの配列の多くは、時間の経過とともに活動を失っています。しかし1997年、科学者たちは数百万年前に魚のゲノムで「沈黙していた」トランスポザーゼの祖先の変異体の1つを復元し、長い「睡眠」と突然の「目覚め」に敬意を表して「眠れる森の美女」と名付けました。 。

「眠れる森の美女」はすでに人間の細胞での使用が試みられており、その使用を伴ういくつかの技術は臨床試験のフェーズ1-2に達しています。この編集システムは次のように構成されています。トランスポザーゼ遺伝子を持つプラスミド(環状DNA)と「負荷」を持つ別のプラスミドが細胞に導入されます。細胞はトランスポザーゼを生成します。トランスポザーゼは「負荷」を認識し、プラスミドから切り離してDNAを切断し、代わりに負荷を挿入します。

このシステムは効率的に機能しますが、1つの問題があります。それは、トランスポザーゼの動作を制御できないことです。つまり、「負荷」をゲノムに統合できる回数と、余分なものがうまくいくかどうかです。したがって、このように編集された細胞は、その後、長期間(最大1か月)培養され、不要な変異が発生していないことを確認します。しかし、すべての患者が、特にCAR-T療法に関しては、腫瘍タンパク質の受容体が免疫細胞に「移植」されている場合、それほど長く待つことができるわけではありません。

ハイデルベルクにある欧州分子生物学研究所(EMBL)のIrma Querquesと彼女の同僚は、「眠れる森の美女」に基づいた新しいバージョンのシステムを開発しました。彼らは、酵素トランスポザーゼを含むプラスミドではなく、純粋なタンパク質を細胞に導入することを提案しました。トランスポザーゼが凝集し、膜をうまく通過しないため、これを達成するための以前の試みは失敗しました。

研究者らは、トランスポザーゼの2つのアミノ酸を置き換えて、タンパク質をより水溶性にしました。彼らは、エレクトロポレーションを使用して、得られた「超可溶性」トランスポザーゼを細胞に入れ、その結果を従来のプラスミドと比較しました。純粋なタンパク質は1日以内に細胞から徐々に消失し、プラスミドは少なくとも5日間そのままでした。これは、「改善された」トランスポザーゼの作用が短くなることを意味し、したがって、ゲノムに不必要な突然変異を導入することが少なくなります。

科学者たちは、HeLa腫瘍細胞で、次に胚性幹細胞と造血細胞で彼らの方法をテストしました。そしてその後、彼らはそれを実際の技術であるCAR-Tに適用することを決定しました。研究者らは、ヒトT細胞を採取し、B細胞リンパ腫を認識するキメラ受容体遺伝子を挿入しました。挿入効率は約20〜30%であることが判明しました。これは、クリニックで使用され、ウイルス遺伝子の送達に基づく実際のCAR-Tテクノロジーとほぼ同じです。

培養では、編集された細胞はその経路にある腫瘍細胞の60%以上を破壊し、リンパ腫に罹患したマウスも1週間以内に治癒しました。同時に、各T細胞で、科学者はDNAへの約5つの遺伝子挿入を発見しました。これは、トランスポゾン遺伝子を持つ環状DNAが細胞に入った場合の2分の1です。さらに、約4分の1のケースで、遺伝子はゲノムの「安全な」場所に挿入されました。これは、ランダムに挿入された場合とほぼ同じ頻度であり、HIVに基づくベクターよりも8.5倍頻繁です。

著者らは、彼らの新しいシステムが臨床試験におけるトランスポザーゼ編集を進歩させる可能性があると述べています。以前の同様の方法よりも安全に機能しますが、CRISPR / Cas9のようなポイントエディターよりも多くの重量を運ぶことができます。研究者によると、理想的なオプションは、CRISPR / Cas9の精度と低いトランスポザーゼ失火率を組み合わせた合成コンストラクトです。

遺伝子編集者の安全性をめぐる論争は続いています。最近、例えば、科学者たちは、編集された動物の子孫が不必要な突然変異を持っていないことを示しました。彼らはまた、従来のCRISPR / Cas9システムよりもさらに正確であることが判明した新しい編集方法を考案しました。

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