科学者たちは、人気の遺伝子編集ツールCRISPRの最大の欠点のいくつかを克服する新しい遺伝子編集技術を開発した。
遺伝子編集の核心は、遺伝子コードを迅速かつ正確に編集することです。まるで、特定の形質を得るために遺伝子の一部を書き換えるだけで済むかのように。CRISPR/Cas9や塩基編集といった新しい遺伝子編集技術は、この目標に近づいていますが、意図しない場所にDNAを追加するなど、意図しない副作用が生じる可能性があります。ハーバード大学とMITのブロード研究所の研究者たちは、「プライム編集」と呼ばれるこの技術により、より正確に、そしてより少ないオフターゲット効果で編集を行うことができると報告しています。彼らは、この技術が将来、テイ・サックス病や鎌状赤血球症といった多くの有害な遺伝性疾患の治療法となる可能性があると考えています。
DNAは、私たちの体の構造と機能を司る遺伝物質です。DNAは二本鎖構造で、遺伝暗号の4文字を構成する4つの分子で構成されています。DNAを実際に使うために、体はDNAを解き、一時的に鎖を分離し、RNAと呼ばれる一本鎖のコピーを作り出します。
CRISPRシステムは、ユーザーがRNAという形で提供するカスタム遺伝情報を用いて、一般的にCas9と呼ばれる酵素をプログラムすることで機能します。Cas9は標的DNAの両鎖を切断するべき場所に誘導されます。その後、細胞自身のDNA修復機構がDNAを修復し、研究者が提供した新しい材料を組み込むか、切り取られた材料を削除します。この方法は大規模な編集には適していますが、正確な編集を行うには問題があります。間違った場所を切断したり、意図したよりも多くのDNAを挿入または除去したりする可能性があります。研究者たちは、こうした「二本鎖切断」を回避する、より正確な遺伝子編集技術の開発を目指していました。塩基編集は個々の文字を編集しますが、その機能は限られており、DNAを挿入または削除することはできません。
「CRISPR/Cas9やその他のプログラム可能なヌクレアーゼがハサミ、塩基エディターが鉛筆だとすると、プライムエディターは、標的のDNA配列を検索し、編集されたDNA配列で正確に置き換えることができるワードプロセッサーのようなものだ」と、ハーバード大学とMITのブロード研究所の教授で責任著者のデビッド・リュー氏は記者会見で述べた。
研究者たちは、無効化されたCas9を逆転写酵素と呼ばれる別の酵素と融合させた。無効化されたCas9は、システムに切断箇所を指示し、2本のDNA鎖のうち片方だけを切断する。入力されたガイドRNA鎖は、Cas9に検索箇所を指示するだけでなく、どのような編集を行うかという追加の要素も含んでいる。逆転写酵素は、編集されたガイドRNAの部分を、DNAフラップにコピーする。細胞はDNAを修復し、古いフラップを除去する。Cas9と逆転写酵素タンパク質は、編集されていない側を切断し、細胞はDNA鎖全体を修復して新しい遺伝物質を取り込む。
ネイチャー誌に掲載された論文によると、研究者らはこの技術を用いて175回の編集を行い、試験対象のヒト細胞においてテイ・サックス病と鎌状赤血球症を引き起こす遺伝学的問題を修正するとともに、その他の編集も行うことができた。著者らは、この手法は原理的には「既知の病原性ヒト遺伝子変異の約89%を修正できる」と述べている。
とはいえ、これらの主要な編集手法がCRISPRや塩基編集よりも優れているとか劣っているとか言うわけではありません。単に異なるだけです。「それぞれの技術には、互いに補完し合う長所と短所があります。私たちは、これら3種類の編集剤すべてが、基礎研究やヒトの治療、農業への応用において、既に、あるいは将来的に役割を果たしていくと予想しています。」
この新技術は間違いなく大きな衝撃を与えるだろう。「この技術は、ゲノム編集だけでなく、生命科学全般に大きな影響を与えるだろうと確信しています。小規模なゲノム編集を迅速かつ効率的に行う能力を人々に提供するからです」と、論文を査読したチューリッヒ工科大学（ETH）生物工学科のランドール・プラット教授はギズモードに語った。しかし、このシステムでは依然としてランダムな編集が行われ、Cas9システムよりも物理的に少し大きく、効率も若干劣るとプラット教授は指摘した。
しかし、このシステムは、予期せぬ結果の少ない、より優れた遺伝子編集の探求において重要なマイルストーンであり、将来的には致命的な病気の治療法を提供する可能性があり、精密遺伝子編集の倫理性についてさらなる議論を巻き起こすことになるであろう。
