[注] ABE（アデニン塩基編集）
アーケア・ゲノム由来のUn1Cas12f1 (以下、Cas12f) は、そのコンパクトなサイズ (529 aa) から、Cas9やCas12fに対して、in vitro/in vivoいずれにおいても標的細胞への送達に有利である。一方で、編集効率が極めて低いことから、Cas12fやガイドRNA（crRNA）を改変することで効率を向上させる試みられてきたが [＊1-3]、Cas9やCas12aのレベルに及ばなかった。
南方医科大学の研究チームが今回、ガイドRNA（crRNA）の環状化（circular guide RNA：cgRNA）[Fig. 1 参照] に相分離システム [Fig. 4 参照]を組み合わせることで、これまでにない効率向上を達成した。
Cas12fの遺伝子活性化効率は、cgRNAsを利用することで、野生型の直鎖状crRNAに対して、約 1.9～19.2 倍大幅に向上して。これに、相分離システムと組み合わせることで、遺伝子活性化効率がさらに約 2.3～3.9 倍向上した。
またcgRNA は、ABEの編集効率を向上させるとともに、その編集ウィンドウを約 1.2～2.5 倍狭め編集の正確さも高めた。
さらに重要なことに、cgRNAによるCas12f CRISPRaは、マウス肝臓における Cas12f 誘導遺伝子活性化効率を、野生型crRNAに対して3.3-19.3倍まで向上させた [Fig. 6 参照]。
[背景]
CRISPR-Casシステムの直鎖状ガイドRNAはCasタンパク質と比較して半減期が大幅に短いことから、遺伝子編集プロセスの効率に対しては抑制する因子になっている。一般に、直鎖状RNAに対して共有結合した閉ループ構造を特徴とする環状RNAは、エキソヌクレアーゼ分解に対する保護が強化され、安定性が向上する。RNA編集酵素のADAR [＊4] については、ガイドRNA（リクルートRNA）を環状化することでRNA編集の効率と忠実度が大幅に向上することが、2022年にNature Biotechnology 誌から刊行された論文 [Katrekar D et al.；Yi Z & Qu L] で報告されている 。また、CRISPR/Cas9のコンテキストでは、環状ガイドRNAがin vitroおよび細菌での編集効率を向上させることが報告されている [＊5]。同様に、CRISPR/Cas12a および CRISPR/Cas13d システムについても環状ガイドRNAによってDNAとRNAの編集効率が大幅に向上することが報告されている [＊6]。さらに、プライム編集（PE）についても、pegRNAの一部を環状にすることで、編集効率が向上することが報告されている [＊7]。
相分離システムについては、一般的に、転写因子とコアクチベーターが、液-液相分離を介して動的に区画化オルガネラを形成し、転写を制御する可能性が知られている。南方医科大学の研究チームと他の研究チームは、CRISPRaシステムにおいて、相分離がその効率を向上させる可能性があることを報告していた [＊8, 9]。そのため、相分離ドメインFUSIDR（FUSタンパク質の天然変性領）をdCas12f-VPRと融合され、Cas12f-gRNA遺伝子活性化システムの効率をさらに高めることを試みた。
[＊] Cas12f、ガイドRNA環状化, およびADARに関連するcrisp_bio記事
- 2025-03-08 CRISPR/Cas12f1バイオセンサーの性能向上を, AlphaFold3の予測構造をベースにしたガイドRNAの最適化により実現
- 2025-01-17 コンパクトなCas12f1のゲノム編集効率の向上と応用
- 2024-09-06 Un1Cas12f1への4重変異導入とsgRNAの最適化を経てコンパクトで高効率な塩基エディターを実現
- 2022-02-03 CLUSTERガイドRNAにより，生体内の内因性ADAR酵素を介した正確かつ効率的なRNA編集を実現
- 2022-12-25 Cas9のガイドRNAを環状にすることで、in vitro およびバクテリア細胞内での安定性が向上し、編集効率も向上
- 2023-06-30 ガイドRNAを環状にするとCas12a/Cas13dをベースとするDNA/RNAの編集効率が向上する
- 2024-01-16 CRISPR-Cas12aと環状RNAをベースとするプライム・エディター (PE) によるヒト細胞塩基編集
- 2023-05-03 哺乳類細胞とマウスにおける効率的な遺伝子活性化を実現する相分離型DropCRISPRaプラットフォーム
- 2023-03-23 相分離タンパク質を利用してCRISPRa（転写活性化）を強化
[出典] "Engineered circular guide RNAs enhance miniature CRISPR/Cas12f-based gene activation and adenine base editing" Zhang X, Li M [..] Lin Y, Rong Z. Nat Commun. 2025-03-28. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58367-4 [著者所属] Southern Medical U (Cancer Research Institute, State Key Laboratory of Respiratory Disease, Dermatology Hospital, Dept Developmental Biology)
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