生物工学：ヌクレアーゼが誘導する単純な二本鎖切断による正確な治療的遺伝子修正
Nature 568, 7753 doi: 10.1038/s41586-019-1076-8
疾患を引き起こす遺伝子変異を正確に修正するために現在用いられているヌクレアーゼを基盤とするプログラム可能な方法（例えばCRISPR–Cas9）は、相同組換え修復経路を利用する。しかし、この修復過程では、塩基配列を再コードするための外因性DNAドナーを共に送達する必要がある上、この過程は多くのタイプの細胞で効率が悪い。今回我々は、微小重複から生じた、疾患を引き起こすフレームシフト変異を、その重複の中心近くに単にDNA二本鎖切断を生じさせるだけで、野生型の塩基配列に効率的に戻せることを示す。我々は、この方法を、肢帯型筋ジストロフィー2G型（LGMD2G）およびヘルマンスキー・パドラック症候群1型（HPS1）という2つの疾患の患者由来細胞株において実証した。TCAPに変異を持つLGMD2G細胞株由来の誘導多能性幹（iPS）細胞に、化膿性連鎖球菌（Streptococcus pyogenes）のCas9（SpCas9）ヌクレアーゼを導入してクローン解析を行ったところ、約80％に少なくとも1つの野生型TCAP対立遺伝子が含まれることが分かった。また、この修正は、LGMD2G iPS細胞由来の筋管におけるTCAPの発現も回復させた。SpCas9はさらに、HPS1患者由来のBリンパ芽球細胞系株の遺伝型も効率的に修正した。ポリADPリボースポリメラーゼ1（PARP-1）の阻害により、ヌクレアーゼを介した微小重複切断による野生型塩基配列への変換が抑制されたことから、マイクロホモロジー媒介末端結合（MMEJ）が正確な修正を仲介していることが確認された。ゲノム内の4～36塩基対の非病原性微小重複での、SpCas9やラクノスピラ科細菌ND2006のCas12a（LbCas12a）による編集について解析したところ、この修正戦略はさまざまな長さの微小重複に広く適用可能であり、また、さまざまなヌクレアーゼにより開始できることが明らかになった。このMMEJを基盤とする治療戦略の単純さ、信頼性、有効性は、微小重複に関連するさまざまな疾患に対するヌクレアーゼを基盤とする遺伝子修正治療の開発を可能にするだろう。
