〜 Nature Biotechnology誌から同時刊行された「韓国からのPrime Assembly (PA)」と「中国からのDoPE（Donor-complementary PE）」〜
１. はじめに
2026年8月28日、大規模ゲノム編集に新たな展開をもたらす2本の論文がNature Biotechnology誌から同時に出版されました：
- Prime Assembly (PA)：ソウル大学校 医科大学のSangsu Bae准教授が率いる研究チームによる「Precise genomic integration of large DNA fragments by donor-directed annealing using prime editing」
- DoPE：復旦大学/上海交通大学のFeng Zhang教授と復旦大学のLingbo Wang博士（PI）が率いる研究チームによる「Donor-complementary prime editing enables precise kilobase and library-compatible DNA insertions」
両論文はいずれも、「DSB（DNA二本鎖切断）を起こさずに、キロベース（kb）規模の大規模DNAを高精度にゲノムへ組み込む」という、特に近年、ゲノム編集分野において挑戦されてきた課題の新たな解決策を提示しています。
これまで、ゲノムへのキロベース単位の遺伝子挿入といえば、高活性なCRISPRヌクレアーゼを用いたHDR（Homology-Directed Repair）やHMEJ（Homology-Mediated End Joining）を介したアプローチが主流でしたが、これらはDSB誘発に伴うインデル（意図しない挿入・欠失）や巨大な染色体再配列・転座のリスクと隣り合わせでした。
一方、DSBを回避して大規模編集を行うアプローチとしては、これまでPASTEやPASSIGE、PREMIERに代表される「PEでランディングパッド（attB/attP配列等）を書き込み、そこに部位特異的リコンビナーゼ（Bxb1等）を作用させて大型DNAを落とし込む」技術が開発されてきました。しかし、これらは外来のリコンビナーゼ酵素の追加が必要である点や、ゲノム上にアタッチメントサイト由来の「痕跡（scar）」が残るといった制約を伴っていました。
今回同時発表された2つの技術は、こうしたリコンビナーゼ等の外来酵素を必要とせず、「PEによる1本鎖3'-フラップ形成とドナー側相補配列とのアニーリング、いわば細胞内Gibson Assembly (PA論文から引用)」という単一の機構のみで、スカーレス（無痕跡）にキロベース級DNAを組み込むという全く新しい発想に基づいています。
[注] フラップ形成のイメージの参考までに、PA論文Fig. 1の一部をCC BY-NC-ND 4.0にて下図に引用しました。DoPEにおけるフラップ形成のアプローチは、この図の右端 (c) DF-PAのアプローチに近いです。[下図はクリックすると拡大表示されます]
「DSBのリスクを避ける」だけでなく「外来酵素の組み合わせに頼らず、PEのフラップアニーリングだけで巨大なDNAを自由に繋ぐ」——このパラダイムシフトこそが、2つの論文がNature Biotechnology 誌で肩を並べた所以です。
2. プライム・エディター（PE）の種類（バリアント）と分子機構を比べる
PAとDoPEは基本コンセプトを共有しながらも、使用しているPEバリアントやフラップ生成のストラテジーには明確な技術的スタンスの違いが見られます。
PEのバリアント：PE7 vs PE2*
以前当ブログで紹介したPE1～PE8と派生型の『ファミリーツリー』の文脈に照らし合わせると、両論文が選んだエディターの対比が非常によく見えてきます。
- PA：逆転写酵素（RT）ドメインのプロセシビティ（連続伸長能）を高め、長尺フラップの生成能力を極限まで高めた最新バリアント「PE7」を採用。
- DoPE：初代PE2の核移行効率を改善した普及型バリアント「PE2*」に、3'末端突出型二本鎖DNA（odsDNA）ドナー、epegRNAをベースとした突出末端相補型プライム編集ガイドRNA（opegRNA）のペアを組み合わせて採用。
PAがPE7の強力なフラップ形成能力に依拠しているのに対し、DoPEはすでに広く流通しているPE2*をベースにしつつ、ドナーDNA側の設計技法でカバーしている点が対照的です。なお、PA論文の責任著者であるSangsu Bae教授は、以前に当ブログで紹介したPEを対象とする詳細なレビューの責任著者でもあります。
フラップ処理の対比
PA（3体系）[注]『はじめに』の項における挿入図参照
PA論文では、ゲノム切除と置換の目的に応じて3つのモードを整理・体系化しています。
- SF-PA (Single-Flap PA)：ゲノムとドナーの片側（1箇所）でフラップをアニールさせる基本形態。
- SFn-PA (Single-Flap with nick PA)：逆鎖にニックを加えることでストランドインベージョン（鎖侵入）を促進し、アニーリング効率を引き上げた拡張型。
- DF-PA (Dual-Flap PA)：ゲノムの前後2箇所とドナーの両端にそれぞれ相補フラップを生成。ゲノムの数kbに及ぶ領域の切り出し（欠失）とドナー置換を1ステップで同時達成。
DoPE のフラップ受容型設計
DoPEでは、ゲノム側でPEによって提示された3'-フラップに対して、ドナーDNA側（PCR産物や合成オリゴ）の末端相補領域が効率よくハイブリダイズする条件を徹底的に最適化しています。ドナー側に高度なPE組み込みを要求しないため、様々なドナー形式（特にライブラリ）の受容に優れています。例えば、PRKCSH遺伝子の変異エクソンを個別または同時に置換して多様な変異を修正し、異なる対立遺伝子をin vitroで一様に修正できる、変異の種類を問わない手法を確立しました。
3. 「精度（DF-PA）」vs「自由度・スループット（DoPE）」のトレードオフ
両手法の最も興味深い対立軸は、ドナーアニーリングのアプローチの違い [下図模式図参照] に由来する「精度の極致」と「運用の自由度・スループット」のバランスの違いにあります。[下図はクリックすると拡大表示されます]
なぜ DF-PA は最高峰の精度（Precision）を達成できるのか？
DF-PAでは、ゲノム側だけでなくドナープラズミド側にもPE（または2つの相補的pegRNA）を明確に作用させ、双方向にペアの3'-フラップを生成させます。この設計により以下の3つの利点が生まれます。
- 挿入方向の制御と単一コピーの実現：ゲノムの5'側・3'側に対して、それぞれ固有の塩基配列を持つフラップペア（A-A' / B-B'）が形成されるため、ドナーが逆向きに入ったり、細胞内で多量体化（Concatemerization）して複数入るリスクが低減されます。
- NHEJエラーの回避：露出した二本鎖DNAの切れ端（Double-strand ends）が発生しないため、非同源末端結合（NHEJ）修復に起因する意図しない結びつきやIndelが極限まで抑えられます。
- 1bp単位での正確な置換: ゲノムの欠失部位とドナーの境界線がPEの逆転写によって規定されるため、数kb規模の領域をIn-frameで置換できます（精度90%超）。
なぜ DoPEはハイスループットな「ライブラリ挿入」に強いのか？
一方で、DoPEは「ドナー側をPEで改変しない」という割り切りによって、圧倒的な柔軟性とスループットを獲得しています。
- ベクター構築（クローニング）が不要：大腸菌を用いたプラズミド構築を経ず、PCR増幅産物や合成オリゴヌクレオチドを直接細胞内にエレクトロポレーション導入できます。
- プール化ライブラリの一括ノックイン：数百～数千種類の変異体、ペプチドタグ、バーコードが含まれる合成ドナープールをそのまま投入しても、ゲノム側のフラップ受容機構を介して単一のフレームワークで高精度に組み込むことが可能です。
[注] 以下の表はクリックすると拡大表示されます。
crisp_bioメモ
PAとDoPEは、いずれも「短い重複配列があれば、2つのDNA断片を綺麗につなぎます」という天然の伝統芸と、人智を極めたツールPEが融合した技術でありながら、個性をもち、次のように使い分けることができます
- PA は、ダブルフラップ制御（DF-PA）によって接合精度・方向・単一コピー保証の面で最高峰の信頼性を確立し、CAR-T作製やin vivo遺伝子治療という臨床・応用領域での強力なツールとなります。
- DoPE は、ドナー設計の柔軟性を活かしてハイスループットなライブラリ挿入やクローニングフリーな実験系を確立し、創薬ターゲット探索や機能ゲノミクスの強力なエンジンとなります。
確かにどちらの手法もまだ、長尺フラップの形成能力や送達（デリバリー）効率といった共通課題を抱えています。しかし、改良に改良を重ね臨床試験も進行しているPEをベースにしたPAとDoPEは「DSBのリスクを冒さずに大規模なDNAを自在に書き換える」に至る新たな道を開いたと言えましょう。
出 典PA論文
"Precise genomic integration of large DNA fragments by donor-directed annealing using prime editing" Hojun Jung(1,9), Bada Jeong(1,9), Yong-Woo Kim(1,9) [..] Sangsu Bae(1,2,3,4,5,8,10) [+13]. Nat Biotechnol. 2026-08-28. https://doi.org/10.1038/s41587-026-03301-2
- Department of Biomedical Sciences, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea.
- Department of Biochemistry and Molecular Biology, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea.
- Genomic Medicine Institute, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea.
- Department of Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea.
- Institute of Molecular Biology and Genetics, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea.
- Department of MetaBioHealth, School of Medicine, Sungkyunkwan University, Suwon, Republic of Korea.
- Department of Biopharmaceutical Convergence, Sungkyunkwan University, Suwon, Republic of Korea.
- Cancer Research Institute, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea.
- Contributed equally
- Corresponding author
"Donor-complementary prime editing enables precise kilobase and library-compatible DNA insertions" Yunzheng Fang(1,4), Jingyao Tang(1,4), Jiawei Xi(1), Binfeng Yang(1), Feng Zhang(2,3,5), Lingbo Wang(1,5). Nat Biotechnol. 2026-08-28. https://doi.org/10.1038/s41587-026-03296-w
- Shanghai Key Laboratory of Metabolic Remodeling and Health, Institute of Metabolism and Integrative Biology, Obstetrics and Gynecology Hospital, State Key Laboratory of Genetics and Development of Complex Phenotypes, Fudan University, Shanghai, China.
- Children’s Hospital of Fudan University, National Children's Medical Center, Institute of Medical Genetics and Genomics, Human Phenome Institute, Fudan University, Shanghai, China.
- International Peace Maternity and Child Health Hospital, Shanghai Key Laboratory of Embryo Original Diseases, School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai,China.
- Contributed equally
- Corresponding authors
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