遺伝子工学：造血幹細胞での塩基編集でマウスの鎌状赤血球症を救済する

鎌状赤血球症（SCD）は、βグロビン遺伝子HBBに生じた1つの変異が原因で起こる。我々は、カスタマイズしたアデニン塩基エディター（ABE8e-NRCH）を使って、SCD型対立遺伝子（HBB^S）を非病原性変異体であるMakassar型βグロビン（HBB^G）に変換した。塩基エディターをコードするmRNAを、標的へ誘導するガイドRNAと共に、SCD患者由来の造血幹・前駆細胞（HSPC）にex vivoで送達すると、HBB^Sの80％がHBB^Gに変換された。編集したヒトHSPCを免疫不全マウスに移植してから16週間後、HBB^Gの頻度は68％であり、骨髄網状赤血球の低酸素誘導性鎌状化は5分の1に減少したことから、遺伝子編集が持続することが示された。我々は、HBB^S塩基編集の生理的影響を評価するために、ABE8e-NRCHとガイドRNAをヒト化SCDマウス由来のHSPCに送達し、次いでこれらの細胞を放射線照射マウスに移植した。16週間後、血液中のβグロビンタンパク質の79％がMakassar型βグロビンとなっており、低酸素誘導性鎌状化は3分の1に減少していた。塩基編集を受けたHSPCを導入されたマウスは、血液学的パラメーターがほぼ正常であり、編集されていない細胞が導入されたマウスに比べ、脾臓の病変が軽減していた。編集された骨髄の二次移植によって、遺伝子編集が長期造血幹細胞で持続することが確かめられ、表現型の救済にはHBB^SからHBB^Gへの編集が20％以上起こっていれば十分なことが明らかになった。ヒトHSPCの塩基編集では、Cas9ヌクレアーゼ処理後に観察されてきたp53活性化と大規模な欠失が回避された。これらの知見は、SCDの1回限りの自家治療で、病原性のHBB^Sが除去され、良性のHBB^Gが生成し、二本鎖DNA切断という望ましくない作用を最小限にできることを示している。

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