新たなスプリット型Cas9システムを開発し、マウスの肝臓と皮下移植腫瘍でのゲノム編集を遠赤色光照射により体外から制御 : crisp

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[出典] "Engineering a far-red light–activated split-Cas9 system for remote-controlled genome editing of internal organs and tumors" Yu Y [..] Ye H. Sci Adv 2020-07-10.

　華東師範大学と浙江大学の研究グループは今回、遠赤色光で活性化を誘導可能なスプリット型Casシステム (FAST*システム)を開発し, ヒト細胞株とマウスin vivoの双方で、安定した遺伝子編集が可能なことを実証した [*] FRL (far-ted light)-activated split-Cas9。

FASTの特徴は第1に、Cas9を二分割しN末端側のCas9(N)とC末端側のCas9(C)にそれぞれ、Clostridium thermocellum 由来の２種類のタンパク質ドメインCoh2とDocSを融合し、Coh2とDocSの高い結合親和性を利用して、核内での一体化を誘導する点である [Fig. 1引用右図 A 参照]。第2に、NLS-Cas9(N)-Coh2の発現を、バクテリア由来の光受容体BphSを介して遠赤色照射により特定のプロモーターを活性化することで、DocS-Cas9(C)-NESの発現を誘導し、もう一方のDocS-Cas9(C)-NESはヒトCMVプロモーターで恒常的に発現させておく点である [Fig. 1引用右上図 B 参照]
HEK293細胞において発光ダイオードからのFRL照射によるFASTゲノム編集の最適条件を特定し、NHEJおよびHDRを介した遺伝子編集 [Fig. 2 参照]。
HEK293細胞での実験に続いて、Hana3A, HeLaおよびhMSC-TERTの各細胞株においてCCR5 を標的とする遺伝子編集 [Fig. 3 参照]。
ホローファイバーを介してマウス皮下に埋め込んだHEK293細胞でのFASTによる遺伝子編集 [Fig. 4引用左下図参照]。
　
蛍光タンパク質tdTomatoで標識したトランスジェニックマウスの肝臓内肝細胞において、FRL照射による遺伝子編集 [Fig. 5引用右上図参照]。
マウス皮下に移植した腫瘍において、PLK1 癌遺伝子を標的とする遺伝子編集 [Fig. 6引用右図参照]。
FASTは、CRISPR-Cas9技術に光遺伝学の技術を融合したツールボックスの光エネルギーのスペクトルを拡げただけでなく、深部組織でのプログラム可能で時空間制御が可能な精密遺伝子編集を実現した。