CRISPR/Cas9などのプログラム可能なエンドヌクレアーゼは、細胞のDNA二本鎖切断（DSB）修復機構を利用することで、哺乳類のゲノムを編集するツールとなります。その中でもCRISPRを介した相同組換え修復（CRISPR-HDR）は、他のDNA修復様式に比べて一般的に効率は低いものの、相同DNAテンプレートを標的部位に挿入することで正確な配列置換を可能にする点が評価されてきました。
近年、生体内（in vivo）の心筋細胞においては相当なレベルのHDRが報告されていますが、骨格筋の筋線維は、これまでHDRを介したゲノム編集が困難であると考えられてきました。さらに、CRISPR/Cas9エディターを全身投与した後の修復結果が組織間でどのように異なるのか、再生能を持つ組織幹細胞において正確なHDR編集が可能か、そして発生段階の時期がCRISPRによる修復へのアクセス性にどのような影響を与えるのかについては、依然として不明な点が多く残されていました。
ハーバード大学のAmy J. Wagers教授が率いる研究チームは今回、アデノ随伴ウイルス（AAV）によって送達される、生体内でのGFPからBFPへの色変換レポーターシステム（AAV-GFP-to-BFP）[*] を用い、細胞および組織レベルの解像度で生体内CRISPR-HDRを解析しました。[*] Fig. 1一部引用の下図参照
その結果、以下の重要な成果と制約を発見・実証しました：
細胞種および発生段階による修復特性の解明
生体内でのCRISPR-HDRは、「細胞の種類」「発達段階（年齢）」によって応答が大きく異なることを特定しました。幼若マウスへの投与では、従来困難とされていた骨格筋の筋線維および再生を担う筋肉幹細胞（サテライト細胞）において明確なHDR編集が検出された一方、新生仔マウスへの投与では心臓組織（心筋）においてより高い効率でHDRが起こることが明らかになりました。
病態モデルマウスにおける遺伝子変異の修復（リ・コーディング）
[手法についてFig. 3一部引用下図参照]
これらの知見を応用し、デュシェンヌ型筋ジストロフィーの病態モデルであるmdxマウスにおける治療標的 Dmd（ジストロフィン）遺伝子変異の修正を試みました。その結果、骨格筋と心筋の双方において、変異配列を野生型（正常）のタンパク質配列へと正確に書き換える（リ・コーディング）ことが可能であることが実証されました。
こうして、生体内の哺乳類組織におけるテンプレート依存的なCRISPR-HDRを介したDNA修復をさらに追究するに値することが示され、一方で、精密な治療的ゲノム編集を行う上で考慮すべき細胞・発生・疾患に起因する制約があることが明らかにされました。
注：SaCas9とSauriCas9の使い分け
研究チームは、Cas9-HDRを評価するにあたり、レポーターシステムによる評価にあたってStaphylococcus aureus 由来のSaCas9（サイズ 1,053 aa）を使用しましたが、mdxマウスでの実証実験ではStaphylococcus auricularis 由来のSauriCas9（サイズ 1,061 aa）を使用しました。
双方ともSpCas9（サイズ1,368 aa）よりもコンパクトで、AAVでの送達に適していますが、PAM配列の違いからmdxマウスでの実証実験ではSauriCas9が選択されました。SauriCas9のPAM配列は5'-NNGG-3'と、SaCas9の5'-NNGRR-3'（R=A/G）よりも条件が緩やかでゲノム上のより広い領域を標的可能であり、疾患変異を捉えるのに有利であったためです。一方で、実験当初のCas9によるCRISPR-HDRの検証では、SauriCas9よりも広く利用されていてその特性もよく理解されているSaCas9を選択したものと思われます。
出 典
"In vivo gene disruption and homology-directed repair in muscles and muscle stem cells using CRISPR/Cas9" Bryan L. Peacker (1,2,3,10), Kuan-Hung Lin (1,2,10), Amy Lam (1,2,10) [..] Amy J. Wagers (1,2,3,8,9,11). bioRxiv 2026-07-01. https://doi.org/10.64898/2026.06.30.735705
- Department of Stem Cell and Regenerative Biology, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA
- Harvard Stem Cell Institute, Cambridge, MA 02138, USA
- Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA
- Department of Molecular and Cellular Biology, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA
- Grousbeck Gene Therapy Center, Schepens Eye Research Institute and Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Boston, MA 02114, USA
- Department of Ophthalmology, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA
- The Broad Institute of MIT and Harvard, Cambridge, MA 02142, USA
- Section on Islet Cell and Regenerative Biology, Joslin Diabetes Center, Boston, MA 02215, USA
- Paul F. Glenn Center for the Biology of Aging, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA
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