[出典] "Prediction of prime editing insertion efficiencies using sequence features and DNA repair determinants" Koeppel J [..] Parts L. Nat Biotechnol 2023-02-16. https://doi.org/10.1038/s41587-023-01678-y [著者所属] Wellcome Sanger Institute, U Tartu;Webサイト https://elixir.ut.ee/minsepie/
PEによって、ほとんどの短い配列をゲノム上の目的とする部位に正確に挿入することが可能になった。しかし、どのような要因が挿入を支配しているかは未だ定かではない。英国とエストニアの研究チームが今回、様々な長さの3,604の配列からなるライブラリーを設計し、3つのヒト細胞株において、異なるプライムエディターシステムと様々なDNA修復のコンテクストを用いて、4つのゲノム部位への挿入頻度を測定し [Fig. 1引用左下図参照]、その結果をベースに、
機械学習を利用して挿入効率予測モデルMinsePIE(Modeling insertion efficiency for Prime Insertion Experiments)を構築し、Webサイト(https://elixir.ut.ee/minsepie/)[画面キャプチャ引用右上図参照]から公開した。
機械学習を利用して挿入効率予測モデルMinsePIE(Modeling insertion efficiency for Prime Insertion Experiments)を構築し、Webサイト(https://elixir.ut.ee/minsepie/)[画面キャプチャ引用右上図参照]から公開した。
細胞株での実験から、短い配列は、その長さ、シトシンの量、二次構造を形成する傾向から、細胞株、標的部位、修復状況、プライムエディターシステムのバージョンに関わらず、予測可能な頻度で挿入されることを見いだした。
また、3′フラップヌクレアーゼTREX1とTREX2の過剰発現が長い配列の挿入を阻害することを発見し、ミスマッチ修復(MMR)過程の活性化が短い配列の挿入に拮抗することを確認した。このようにして、配列の特徴とMMRの活性を組み合わせることで、挿入率の変動のほとんどを説明することができた。
今回のPEによる挿入効率に影響する因子の分析結果から、実験にあたって考慮すべき指針が得られる:二次構造を形成しやすいシトシン含量の高い配列を選択する;U6プロモーターをpegRNAに使用する場合、アデニンの並びを持つ配列の挿入は避ける;14 nt より短い配列の場合、MMR を一過性に阻害する(PE4 または PE5 システムで実施)か、MLH1 をノックアウトする(MMR 欠損細胞での挿入率は劇的に改善される);MMR阻害が望ましくない場合に挿入率を高めるには、配列を18 ntまでに詰めるか、逆転写酵素の鋳型にサイレント変異を追加する。


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