2026-05-07 香港科技大学が発行したニュース記事へのリンクを追記："HKUST Researchers Flip the CRISPR Script to Develop World's First DNA-Guided Gene Editing Tool for Precise Infectious Disease Diagnosis and Advancing Antiviral Therapies" 2026-05-06. https://hkust.edu.hk/news/hkust-researchers-flip-crispr-script-develop-worlds-first-dna-guided-gene-editing-tool-precise
2026-05-06 Nature Biotehnology誌刊行論文に準拠した初稿
香港科技大学のI-Ming Hsing教授 (Google Scholar) が責任著者のNature Biotechnology 誌刊行論文において、RNAに誘導されてDNAを標的とするCRISPR-Cas12aシステムを、DNAに誘導されてRNAを標的とするシステムへとリプログラムしたことが、紹介されています。
2026-05-06 Nature Biotehnology誌刊行論文に準拠した初稿
香港科技大学のI-Ming Hsing教授 (Google Scholar) が責任著者のNature Biotechnology 誌刊行論文において、RNAに誘導されてDNAを標的とするCRISPR-Cas12aシステムを、DNAに誘導されてRNAを標的とするシステムへとリプログラムしたことが、紹介されています。
[詳細]
DNA誘導型CRISPR-Cas12aの発想はどこからきたのか？
タイプII CRISPRのエフェクターCas9は、CRISPR RNA（crRNA）とトランス活性化crRNA（tracrRNA）が塩基対を形成し、これらが一緒にCas9によって認識される構造化されたRNA足場を形成します。一方で、タイプV CRISPRのエフェクターCas12aは、crRNAのみを必要とし、CRISPRアレイから処理された反復配列由来のハンドルが保存された擬似結び目構造に折り畳まれ、Cas12aタンパク質と直接結合します。これらのシステムでは、ガイドRNAは標的配列情報をエンコードし、監視能力のあるCasコンフォメーションを安定化するという二重の役割を果たすことになります。
機構的には、Casタンパク質はガイドと不活性な二成分複合体を形成し、外来DNA内のプロトスペーサー隣接モチーフ（PAM）が認識された後にのみ標的の「検査」が進行します。PAMの結合が、広範なガイドRNAと標的のペアリングに先行して、ヌクレアーゼ機能を活性化する保存された構造変化を誘導することが、構造および生化学的研究により、明らかにされています。
これらの観察結果は、PAM認識がガイドRNAと標的の相補性とは無関係に、CRISPR活性化における最初のチェックポイントを構成することを示唆しています。これまでに、PAMエンジニアリング、RNAガイドのリプログラミング、およびタンパク質変異誘発による標的範囲の拡大の取り組みにより柔軟性は向上しましたが、RNAガイドがCas活性の基本的な生化学的要件であるという仮定は暗黙のうちに維持されてきました。
生化学的測定では、Cas-ガイドRNA二量体複合体がPAMリッチDNAと非特異的に結合することが示されており、オフターゲット効果を説明するためによく用いられる固有のDNA結合傾向が明らかになっています。
研究チームは、このCas12a-crRNAの戦略を逆転させ、RNA誘導型エフェクターをDNA誘導型RNA標的プラットフォームに再利用できるかどうかを検討しました。
DNA誘導型Cas12aの概要
PAM依存的な相互作用を利用して、Cas12aと結合して機能的なデオキシリボヌクレオタンパク質複合体（RNPならぬDNP）を形成する合成CRISPR DNAを設計し、[Fig. 1 - a引用左下図とFig. 3引用右下図引用]
プログラム可能な標的としてRNAのみに作用することが確認されました [Fig. 4引用左下図参照]。また、Cas12aの特徴であるトランス切断活性（コラテラル活性）がRNA標的結合により活性化され、 バイオセンサーへと展開可能なことが確認されました [Fig. 5引用右下図参照]。
さらに、DNA誘導型CRISPR-Casシステムによる細胞内RNAノックダウンも確認されました [論文Fig. 6 参照]
プログラム可能な標的としてRNAのみに作用することが確認されました [Fig. 4引用左下図参照]。また、Cas12aの特徴であるトランス切断活性（コラテラル活性）がRNA標的結合により活性化され、 バイオセンサーへと展開可能なことが確認されました [Fig. 5引用右下図参照]。
さらに、DNA誘導型CRISPR-Casシステムによる細胞内RNAノックダウンも確認されました [論文Fig. 6 参照]
構造解析、生物物理学的解析、生化学的解析により、このDNA誘導型RNA標的構成の分子基盤が明らかになり、従来のRNA誘導型システムとは異なる活性化経路が確認されました。すなわち、これまでCasタンパク質は標的との結合前にまずRNP複合体を形成すると考えられていましたが、Cas12aが最初にPAM含有DNAと結合してDNP複合体を形成し、その後RNA基質をリクルートするという代替経路が確認されました。
DNA誘導型Cas12aは、CRISPR標的認識の熱力学的および速度論的側面に関するより広範な疑問を提起し、これまで認識されていなかったCas-DNA中間体の存在を示唆している。このような中間体の細胞挙動と生物学的影響は、興味深い課題です。
DNA誘導型Cas12aは、CRISPR標的認識の熱力学的および速度論的側面に関するより広範な疑問を提起し、これまで認識されていなかったCas-DNA中間体の存在を示唆している。このような中間体の細胞挙動と生物学的影響は、興味深い課題です。
構造情報
- EMD-68245 / PDB 22FN：Cryo-EM structure of AsCas12a in complex with crDNA and RNA target (3.17 Å)
- Cas12a-crDNA-RNA target structure prediction using AlphaFold3 guided molecular dynamic simulation. https://zenodo.org/records/19103631
[出典]
- "DNA-guided CRISPR–Cas12a effectors for programmable RNA recognition and cleavage" Wu X, Lam WH, Zhao Z, Cao Y, Lin H, Feng X, Zhai Y, Hsing IM. Nat Biotechnol 2026-05-01. https://doi.org/10.1038/s41587-026-03120-5 [所属] Hong Kong University of Science and Technology (Dept Chemical and Biological Engineering; Division of Life Science)
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