タグ:ヒト胚ゲノム編集

1. PADS Arsenal: 原核生物の防御システムに関する遺伝子の網羅的データベース
[出典] PADS Arsenal: a database of prokaryotic defense systems related genes. Zhang Y, Zhang Z, Zhang H, Zhao Y, Zhang Z, Xiao J. Nucleic Acids Res. 2019-10-17. Webサイト
  • National Genomics Data Center/BIG Data Center (CAS)を主とする研究グループが、CRISPR-Casシステム、制限修飾系 (R-Mシステム)、毒素 - 抗毒素システム (TAシステム)などの原核生物の防御システムに関連する遺伝子を集積したデータベースPADS Arsenalを開発・提供した (PADSはprokaryotic antiviral defense systemに由来する。
  • 33,390種のバクテリアとアーケアに由来する63,701ゲノムから、18カテゴリーの防御システムに関与する6,600,264遺伝子を抽出しデータベース化した (原論文Table 1引用左下図参照)。Webサイトは、データベース検索に加えて防御システムのオンラインアノテーション機能も備えているPADS Arsenal  Webサイトの画面キャプチャ右下図参照)。
PADS Arsenal Table 1 PADS Arsenal
2.  CRISPRCasdb: 完全ゲノム配列から抽出したCRISPRアレイとcas遺伝子を網羅し、反復配列とスペーサのダウンロードと検索サービスを提供
[出典] CRISPRCasdb a successor of CRISPRdb containing CRISPR arrays and cas genes from complete genome sequences, and tools to download and query lists of repeats and spacers. Pourcel C et al. Nucleic Acids Res. 2019-10-18.
  • CRISPRdbの後継データベース:GenBankからダウンロードしたデータをもとに、バクテリア2,973種由来の16,650株とアーケア300種由来の340株の完全ゲノムに対して、CRISPRCasFinderによりCRISPRsとcas遺伝子をアノテーションし、その他のメタデータとともに、CRISPR-Cas++ Webサイトから公開した。
  • 左下図は、原論文Figure 1から引用したデータベース構築のワークフロー、右下図はWebサイトのトップページの画面キャプチャである。右下図の下の行に、CRISPRCasdbの分類木を介したアクセス機能とblastを介したアクセス機能のメニューが見える。
CRISPRCasdb CRISPR-Cas++
3. [レビュー] 膵臓癌研究におけるCRISPR Cas9
[出典] CRISPR Cas9 in Pancreatic Cancer Research. Yang H, Bailey P, Pilarsky C. Front Cell Dev Biol. 2019-10-18. 
  • Universitätsklinikum Erlangenの研究チームが、膵臓癌の主たる治療法は手術、放射線療法および化学療法であるが、この10年間、患者生存に大きな改善が見られていなかったが、近年、CRISPR/Cas9技術による療法の可能性が見えてきたとし、CRISPR/Csa9技術の進歩、膵臓癌研究への応用、特に、膵臓癌のドライバー遺伝子を特異的に標的とする療法をレビューした 
  • 左下図はTable 1から引用したCRISPR/Cas9ノックアウトによる機能ゲノミクスの例、右下図はTable 2引用から引用したプール型CRISPRスクリーンによるドライバー遺伝子同定例 。
Table 1 Table 2
4. [インタビュー記事] ロシアの研究者、難聴 (deaf)遺伝子編集をの女性の卵子のゲノム編集を開始
[出典] Russian ‘CRISPR-baby’ scientist has started editing genes in eggs from a deaf woman. Cyranoski D. Nature. 2019-10-18.
  • 2019年6月にヒト胚ゲノムにおけるCCR5遺伝子編集の意図をNature誌に伝えていたDenis Rebrikov (Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics)が10月17日からのNature誌との電子メールの中で明らかにした:聴力損失をもたらす変異の遺伝子治療を目指す中で、オフターゲット編集を検証することを目的として健常な女性の卵子の遺伝子編集を行い、遺伝子編集した胚の移植は目論んでおらず、実験結果を難聴の患者由来の体細胞のGJB2遺伝子変異の修復実験の結果とともに、公開する。
  • Rebrikovは、これから難聴者由来の卵子の編集に進むとしているが、Jennifer Doudnaは、これを致死性ではない疾患の治療を目的とするヒトゲノム胚編集として、批判した。
  • なお、Ministry of Health of the Russian Federationは、遺伝子編集ベービーは時期尚早としている。また、国際的な規範は、WHOおよび米国アカデミーと英国王立協会が設置した国際委員会で検討中であり、委員会は2020年春に生殖細胞系列の臨床研究のガイドの枠組みを発表する予定である。
4. ディスカッションペーパー:ゲノム編集の科学的妥当性および倫理問題、法的問題および社会問題
[出典] 
Genome Editing Working Group of the Ethics Council of Max Planck  Society (2019 May). 
  • Christina Gross & Emmanuelle Charpentier: CRISPR-Cas9を中心とするゲノム編集技術の発展と広がりDetlef Weigel: 植物ゲノム編集 (基礎研究、穀物育種および規制)
  • Guy Reeves: 遺伝子ドライブと改変ウイルスの環境放出
  • Hans R. Schöler &Thomas Rauen: 幹細胞研究におけるゲノム編集 (Christiane Walch-Solimena: CRISPR-Cas9と動物愛護)
  • Stefan Mundlos & Hans Schöler: ヒトゲノム編集
  • Silja Vöneky: 法制度 (植物その他の生物; ヒト; デュアルユース(軍民両用技術)研究)
  • Klaus Tanner & Christiane Walch-Solimena:倫理問題と社会問題 (考察すべき6つの問いかけ)

[出典] Could editing the DNA of embryos with CRISPR help save people who are already alive? Joseph A. STAT News 2019-09-16.

'Saviour sibling' - 他に治療法が無い遺伝病の兄姉のドナーとなる目的とした誕生に至った弟妹
  • ファンコーニ貧血 (Fanconi anemia、FA)は様々な臓器の発育不全や悪性腫瘍などを発症する遺伝子疾患である。責任遺伝子としてDNA修復遺伝子19種類 [1]が知られているが、効果的な治療法が確立されておらず、造血器腫瘍に対する造血幹細胞の移植が唯一長期的な治療効果をもたらす可能性がある療法である。
  • 造血幹細胞移植 [2]には、患者のHLA型と一致するHLA型を帯び、かつ、FA変異その他の遺伝子疾患変異を帯びていない細胞のドナーの協力が必要である。HLA型が一致するドナーが存在する確率は、非血縁者の間では極めて低く、同じ両親から誕生した兄弟姉妹の間では4分の1の確率で存在するが、現実にHLA型が一致する兄弟姉妹が存在する例は稀である。
  • こうした状況の中で、体外受精 (IVF)と着床前診断 (PGD)を経て、2000年に"The Miracle of Molly" [3-4]が公になった。Molly Rose NashはFA患者で兄弟姉妹が存在しない一人っ子であり、FA変異をそれぞれ帯びていた両親は第2子も常染色体劣性遺伝病FAであるリスクを恐れていたが、4回のIVF (US$15,000)とPGD (US$6,000)を経て5回目で24個の受精卵から唯一、MollyとHLA型が一致しFA関連変異を帯びていない受精卵を得て、2000年8月29日にMollyの弟Adamを出産するに至った。その際に臍帯血を採取保存し、Mollyの骨髄細胞を破壊した後に骨髄移植が行われた。移植した骨髄細胞はMollyにて正常に機能し始めたが、FAの症状は続き、食欲を感じないことから経鼻チューブを介して栄養を摂り、毎年35-40回、固形腫瘍のスクリーンに通院している。
  • Adam Nashは公開された'saviour sibling'の初めての例とみられるが、英国では、英国人家族が米国で'savior sibling'による遺伝病治療が行われた後、2008年にIVF-PGDを介した'saviour sibling'が臓器移植を排除した形で合法化され [5]、2010年に英国における'savior sibling'によるFA治療の成功例が公になった [6] 
  • 'Savior sibling'これまでに数百例あるとされているが、兄姉の救済を目的とする行為*、IVF-PGDを経て「受精卵を選別する行為、誕生した弟妹の自己認識などの観点から生命倫理の議論が続いている [* 'saviour sibling' は'donor baby'とも称される]。
ヒト胚ゲノム編集
  • CRISPR技術の発見以来、ヒト胚ゲノム編集により遺伝病の責任変異を修復するアイデアが議論されてきたところ、ヒト胚ゲノム編集により'CRISPRbabies' [7]が現実に誕生した。しかし、倫理的にも、手続き的にも、医学的にも、あまりに杜撰であったことから、それ以後、ヒト胚ゲノム編集に関する議論が沸騰し、現在、その実験研究はモラトリアムに位置付けられている。
  • その議論の中で、ヒト胚ゲノム編集実験研究の対象として「他に治療法の無い致死的遺伝疾患の予防」が挙げられているが、'savior sibling'はこの議論の陰に隠れていた「他に治療法の無い致死的遺伝子疾患を帯びている患者の治療」の観点を浮上させる。
  • 骨髄細胞の不全を修復するドナーからの骨髄移植には自家造血幹細胞移植同種造血幹細胞移植の2種類の手法がある。'Savior sibling'は同種造血幹細胞移植にあたるが、CRISPR遺伝子編集技術は、HLA型の編集と遺伝子変異の修復を介して、患者自身も含むドナーの範囲を広げる可能性を秘めている。
  • 2015年の第1回ヒト遺伝子編集国際サミット [8] で、ヒト胚ゲノム編集の研究開発を進めるという文脈の中でGeorge DaleyはIVF-PGDの限界を指摘している。
  • 遺伝病の遺伝子治療の研究開発がCRISPRゲノム編集技術の誕生によって加速し、FAについてもCRISPR/Cas9によるFA発病の分子機構解析や遺伝子治療の研究開発が始まっているが [9-12]、生命倫理を巡る議論の成熟とともに、技術の成熟も待たれる。
[引用資料]
  1. 分子レベルで見たファンコーニ貧血. Wikipedia
  2. 造血幹細胞移植とは. 国立がん研究センターガン情報サービス 2019-09-23.
  3. The Mirale of Molly. 5280 Denver's Mile High Magazine 2005-08-01.
  4. Case Study in Savior Siblings. Scitable by Nature Educataion 2013-06-11.
  5. UK Parliament legislates 'saviour sibling' treatment. BioNews 2008-05-27.
  6. First complete 'saviour sibling' transplant carried out in the UK. The Telegraph 2010-12-22 
  7. 2019/08/02 'CRISPRbabies'に至るまでと'CRISPRbabies'のこれから 
  8. International Summit on Human Gene Editing (2015) The National Academies of Sciences,  Engineering and Medicine.
  9. CRISPRメモ_2019/02/01_2  [第1項] CRISPR/Cas9によるファンコーニ貧血遺伝子治療の可能性
  10. 2018-08-07 FANCAが一本鎖アニーリングと相同鎖交換を触媒することで、DSBの相同組換え修復を亢進する
  11. CRISPRメモ_2018/12/19 - 1  [第4項] ファンコーニ貧血症の分子機構解析の基盤となるゼブラフィッシュ変異体の作出
  12. CRISPRメモ_2017/09/03 [第2項] [レビュー] 血液疾患CRISPR/Cas9遺伝子治療の最新動向

1. これまで語られなかった賀建奎にとっての'信頼の輪'
[出典] "The untold story of the ‘circle of trust’ behind the world’s first gene-edited babies" Cohen J. Science 2019-08-01
  • Science誌スタッフライターのJon Cohenの記事のタイトルにある'circle of trust'は、Heの広報を担当していたRyan Ferrellの言葉の"He's circle of trust"に由来し、「胚ゲノム編集の行為自体には関与していなかったが、事が公になる前から、賀建奎の行為を知っていたまたは怪しんでいた科学者 (ノーベル賞受賞者を含む)、経営者、起業家、NASEM報告関係者、IVF専門医ならびに政治家」の'輪'を意味している。'輪'の何人かはHeの計画を厳しく批判したが、他は、歓迎あるいは沈黙した。
  • Heを知る人々の何人かはScienceに対して、「Heの秘密を打ち明けられる人 (confidantes)の輪がどのように形成され、科学コミュニティーと一般社会との間のより大きな輪がどのように壊れたか」を明らかにすべきとした。
  • Heの計画を止めさせようとしたスタンフォード大学の生命倫理学者William Hurlbutは、「Heは彼が信頼していた人々から裏切られた (was "thrown under the bus")」「(関係者は)出口に殺到しているが("ran for the exit")、何を知っていたか、何をしたか/何をしなかったか」を公にした上で、「どうしてよいかはっきりしたことはわからない、誰も来たことのない道なのだから」とすべきである、とコメントした。
  • Cohenは、Henの故郷での生活から始まり、合肥市の中国科学技術大学、米国Rice大学 (Deem研)、Stanford大学 (Stephen Quake研)、深圳市南方科技大学、 深圳市のPeacock planから600万US$の資金を得てDirect Gemomics設立の経緯を辿り、Direct Genomicsからの輪の拡がりを明らかにた。
  • また、2017年6月10日深圳市南方科技大学にて、賀建奎が不妊の問題を抱えていた夫婦を胚ゲノム編集へ誘導する50分間の会合 (Science誌はそのビデオの一部を確認済み)を経て、その17ヶ月後の2018年11月の上海第2回ヒトゲノム編集国際サミットに至るまで、'輪'の内外の関係者とのやろとりを詳らかにした。
2. LuLuとNanaが引き受けさせられたこと
[出典] Did CRISPR help—or harm—the first-ever gene-edited babies? Cohen J. Science 2019-08-01.
  • Heの胚ゲノム編集は、HIV患者の父から子へのHIV感染防止とHIVに対する耐性をもたらすことを目的としたとされている。しかし、父から子へのHIV感染防止は、ゲノム編集を行うまでもなく精子洗浄によって可能である。
  • HIV耐性の遺伝型として北欧集団の中からCCR5遺伝子のホモ型32-bp欠損CCR5Δ32が知られているが、CCR5にはHIV以外のウイルスに耐性をもたらす、CCR5Δ32は短命になる傾向がある、などCCR5およびCCR5Δ32の生物学的意味が定まっていない。
  • Heらは32-bpの欠損ではなく、その一部の15-bpの削除を目指したが、CCR5Δ15がもたらす可能性があるタンパク質の機能は不明である。
  • Heらの胚ゲノム編集結果はヘテロ型CCR5変異であり (CCR5全長アレルが1コピー存在)、また、モザイク (両アレルともCCR5全長)が発生したと推定される。
  • LuLuとNaNaのその後の健康状態は不明なままである。
関連crisp_bio記事

1. 合成sgRNAsを利用したCRISPR/Cas9ゲノム編集とHDR
[出典] "A total synthetic approach to CRISPR/Cas9 genome editing and homology directed repair" DiNapoli SE, Martinez-McFaline R, Gribbin CK [..] Houvras Y. bioRxiv 2019-05-02 (bioRxiv 2018-07-01の改訂版). 
  • ゼブラフィッシュのゲノム編集に関するNew York Presbyterian Hospitalを主とする米国グループの成果:in vitroで転写するsgRNAs (IVT sgRNAs)よりも活性が高い化学修飾を施した合成sgRNAsと、mitfa (b692)ゼブラフィッシュを利用したHDR効率アッセイに基づいて、HDR用dsDNAのテンプレートを最適化し、複数遺伝子座への蛍光色素分子の精密ノックインと、合成sgRNAペアによる124 kbの大規模な領域の削除を実現した。
  • 編集結果の次世代への継承率は14–25%に達し、バクテリア由来のニトロレダクターゼを肝臓特異的遺伝子 fabp10a遺伝子にノックインすることで、F1世代において肝細胞の系譜が特異的に破壊されることも見出した。
  • 関連crisp_bio記事:CRISPRメモ_2018/03/04  2. In vitro転写gRNA (IVT gRNA)は、RIG-I パスウエイを介して自然免疫応答を引き起こす;CRISPRメモ_2018/02/23 1. RNPs用にin vitro転写(IVT)から生成されるgRNAの5'末端に存在するトリホスフェイトが、自然免疫応答を介して細胞死を誘導する。
2. E. ColiにてCas9とsgRNAsを共発現することで、CRISPR /Cas RNPの調製を簡素化
[出典] "Co-expression of Cas9 and single-guided RNAs in Escherichia coli streamlines production of Cas9 ribonucleoproteins" Qiao J, Li W, Lin S, Sun W, Ma L, Liu Y. Communications Biology 2019-05-03.<-- "Direct purification of CRISPR/Cas ribonucleoprotein from E. coli in a single step" bioRixv 2018-07-26. 
  • 湖北大学の研究グループは先行研究で、Cas9タンパク質とgRNAをE. coliの中で共発現させることで、Cas9 RNPsの自己組織化を実現していた (bioRixv 2018-06-07)。研究グループは今回、2017年に発表されたタンパク質の超高親和性精製法 (CL7/Im7精製法)を巧妙に利用して、CRISPR/Cas9 RNPを、現行RNP調製法の~4倍の量を半日で調製することに成功した。
  • 原論文Fig. 1を引用した下図にあるように、Cas9のN末端へのCL7タグ挿入がポイントである。Cas9 RNP
  • 調製したCas9 RNPsはRNase阻害剤非存在下で極めて安定であり、in vitroでもin vivoでも高い遺伝子編集活性を示した。本手法はCas12a RNP調製にも有効であった。
  • [注] CL7タグの切り取りにbioRxiv投稿版ではTEVプロテアーゼを使用したところ、今回は、HRV 3Cプロテアーゼを使用
3. [NEWS] タイプ I 型CRISPRにより染色体の長い領域を削除する
[出典] "Deletions by type I CRISPR" Mao S. Science 2019-05-03.
4. [レビュー] CRISPR-Cas9による癌研究と癌療法
[出典] REVIEW "CRISPR-Cas9: A multifaceted therapeutic strategy for cancer treatment" Kaushik I, Ramachandran S, Srivastava SK. Semin Cell Dev Biol 2019-05-04.
  • Texas Tech University Health Sciences Centerの研究チームによるレビュー:癌の細胞モデルと動物モデルの作出;癌免疫療法への応用;バイテク企業における遺伝子治療への取り組む;解決すべき課題;展望
5. [レビュー] CRISPR/Cas9遺伝子ノックアウト最適化のためのガイドライン
[出典] REVIEW "Guidelines for optimized gene knockout using CRISPR/Cas9" Van Campenhout C [..] Gueydan C, Kruys V. BioTechniques 2019-05-01.
  • CRISPR-Cas技術は強力であるが実験条件に左右される。Université libre de Bruxellesを主とする研究グループによるレビュー:標的の選択;送達法;gRNAの活性と特異性;展望
6. [プロトコル] CRISPRーCasシステムによるヒトゲノム編集の最適化
[出典] PROTOCOL "Genome Editing in Mammalian Cell Lines using CRISPR-Cas" Liu KI, Sutrisnoh NB, Wang Y, Tan MH. J Vis Exp 2019-04-11.
  • CRISPR-Cas技術は強力であるが実験条件に左右される。Genome Institute of Singaporeと南洋理工大学の研究グループによるレビュー:CRISPRシステムの選択;スペーサの長さ、ssODNドナーテンプレートの設計
7. [レビュー] ゲノム編集技術による耐病性作物品種の作出
[出典] REVIEW "Harnessing Genome Editing Techniques to Engineer Disease Resistance in Plants" Mushtaq M [..] Salgotra RK. Front Plant Sci 2019-05-07.

8.  [特許] SHERLOCK特許
[出典] US10266887B2 "CRISPR effector system based diagnostics"
  • 公開日  2019-04-23. 発明者 Abudayyeh O, Collins JJ, Gootenberg J, Zhang F, Lander ES.
  • 権利者 Harvard College, MIT,  Broad Institute Inc.
9. [展望] 生殖細胞系列の遺伝子治療を促進するために、一定の強制力を伴う枠組みを確立すべき
[出典] PERSPECTIVE "Getting serious about the challenge of regulating germline gene therapy" CapLan A. PLoS Biology. 2019-04-30.
  • 著者のArthur CaplanはNew York UniversityのMedical Ethics学部設立者:中国の賀建奎 (He Jiankui)によるヒト胚ゲノム編集は科学的にも倫理的にも正当性を欠いているとした上で、遺伝病は着床前診断と胚処分で対応すべきで生殖細胞系列のゲノム編集を選択する余地は無い、とする一部の議論を否定し、遺伝病の病因変異を家系と人類から除去するヒト生殖細胞系列のゲノム編集は正当であるとした。
  • また、いかなる機能強化も不当と断定できない (Not all forms of enhancement are prima facie wrong)、とし次世代の免疫機能あるいは耐病性を強化することは進めるべきことであり倫理に反する行為では無く、医学に効果的で安全な生殖細胞系列のゲノム編集が必要であるとした。
  • 一方で、生命倫理に反する医療行為が行われきた現実があることから、生殖細胞系列のゲノム編集に対して、一定の強制力を伴った実効性ある厳格な生命倫理の枠組を確立する必要があるとし、利益相反の徹底的開示、メディアも含めて研究成果の囲い込みを禁止、不適切な手続に基づく研究に由来する報告の出版禁止、論文発表前の研究集会での発表禁止、政府資金に限らず民間資金による研究も規制対象、研究に関連する資料の一般公開などを、提言した。

#crisp_bio注: 2019-03-15に改題し、関連記事へのリンクを追加
[出典] COMMENT "Adopt a moratorium on heritable genome editing" Nature. 2019-03-13.

[概要] crisp_bio注:この概要はコメントの冒頭部分に相当し、コメントではこれに詳細な考察が続く
  • 米国6名、中国4名、ドイツ4名、カナダ、フランス、イタリー、ニュージーランド各1名の18名の専門家が連名で「精子、卵子または胚のDNAを編集し、遺伝的に改変された子を生み出す技術の臨床利用 (以下、臨床・生殖細胞系列編集)を全てに"グローバル・モラトリウム"を求める」コメントを、Nature誌に投稿した (著者一覧文末参照*) 。
  • ここで、"グローバル・モラトリウム"は恒久的全面禁止を求める意ではなく、各国それぞれが自律的に判断することを認めながらも、一定の条件を満たさない臨床・生殖細胞系列編集を承認しないことを自発的に約する国際的な枠組みの確立を意図している。
  • はじめに、臨床・生殖細胞系列編集を一定期間全面禁止し、その間に、臨床・生殖細胞系列編集について、技術、科学、医学、社会、倫理および道徳のすべての観点から議論を尽くし、国際的枠組みを確立する。
  • その後、各国が選択するであろう施策にはいくつかのオプションがある。例えば、およそ30ヶ国が臨床・生殖細胞系列編集を直接あるいは間接にすでに禁止しているが、これらの国々には、モラトリウムを無期限に継続または恒久的に禁止するオプションがある。一方で、各国は、特定の目的に限り、透明な手続きに基づく国内と国際的な評価を経て合意を得た上で、臨床・生殖細胞系列編集を容認するオプションを選択可能である。
  • 著者らは臨床・生殖細胞系列編集のモラトリウムに対して、モラトリウムの対象外のヒトゲノム編集も明確にしている:研究を目的とする生殖細胞系列ゲノム編集について、胚を子宮に移植しないという条件で、モラトリウムの対象外である。また、ヒト体細胞のゲノム編集による治療も、インフォームドコンセントと改変DNAが遺伝しないという条件で、モラトリウムの対象外である。
  • (*) 著者一覧:Eric S. Lander, Françoise Baylis, Feng Zhang, Emmanuelle Charpentier*, Paul Berg, Catherine Bourgain, Bärbel Friedrich, J. Keith Joung, Jinsong Li, David Liu, Luigi Naldini, Jing-Bao Nie, Renzong Qiu, Bettina Schoene-Seifert, Feng Shao, Sharon Terry, Wensheng Wei ならびにErnst-Ludwig Winnacker. (*crisp_bio注: 寄稿者の中にJennifer Doudnaの名は無い)
関連記事
  • Nature. 2019-03-13 [EDITORIAL] "Germline gene-editing research needs rules" 
  • Nature 2019-03-13 [CORRESPONDENCE] "NIH supports call for moratorium on clinical uses of germline gene editing" Carrie D. Wolinetz & Francis S. Collins (NIH) 
  • Science2019-03-13."New call to ban gene-edited babies divides biologists" Cohen J (Science staff writer). 
  • crisp_bio 2019-02-27 賀建奎らによるヒト胚でのCCR5遺伝子編集の意味を改めて考える (2)

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