[注] 本記事は、bioRxivプレプリントに準拠した2025年6月24日のブログ記事「細胞内 DNAアセンブリによるヒト細胞への標的ゲノム統合および再配置」を、2026年9月16日付のNature誌査読論文*に準拠して改訂したものです。 [*] 書誌情報は本記事文末の出典の項に記載しました。
出 典"Targeted genomic integration and rearrangement using prime assembly" Sébastien Levesque(1,2,3,4,5,6,7,12,13), Nozomu Kawashima(1,2,3,4,5,12), Gue-Ho Hwang (1,2,3,4,5,8,9,10,12) [..] Daniel E. Bauer(1,2,3,4,5,13). Nature 2026-09-16. https://doi.org/10.1038/s41586-026-11024-2
概 要
多様な疾患の治療に向けて、治療用ゲノム編集に期待が寄せられています。その中で、CRISPR-Cas9遺伝子編集技術をベースとした鎌状赤血球症と輸血依存性βサラセミア治療薬CASGEVY®が承認され、また、アデニン塩基エディター（ABE）による乳児（生後9ヶ月）の遺伝子疾患の治療の例が報告されてきました。しかし、細胞内で中規模から大規模のゲノム改変を精密に行うアプローチには依然として大きな課題が立ち塞がっています。
ボストン小児病院をはじめとする米国ボストン・ケンブリッジを拠点とする研究チームは今回、CRISPR標的化デュアル・フラップ合成 [Fig. 1の一部引用下図参照] を利用し、ヒト細胞内でDNA配列の組み立てと組み込みを可能にする新たな「Prime Assembly（プライムアセンブリ / PA）」を開発し、Nature 誌から発表しました。
PAは、RNAプログラム可能な部位特異的一本鎖または二本鎖DNA断片の挿入を実現する技術です [本記事内のcrisp_bioメモ参照]。従来の相同組換え修復（HDR）とは異なり、細胞周期の進行に依存しないため、分裂細胞と非分裂細胞のいずれにおいても高い活性を発揮する特徴を備えています。
研究チームはPAを用いて、標的エクソンの再コーディング、トランスジーン組み込み、さらにはメガベース規模のゲノム再編成を、ヒト初代細胞等の治療関連遺伝子座で実証しました。また、特定の修復パスウェイ阻害剤の併用による精度の向上や、独自の評価手法「Donor-seq」による高いゲノム全域特異性も報告しています。
こうして、二本鎖DNAドナーやヌクレアーゼ駆動型二本鎖切断（DSB）に依存しないで、大容量DNAの安全かつ精密なゲノム統合を実現できることが実証されました。
bioRxivプレプリントからの更新・拡張
[注] 上記概要のテキストに埋め込んだ更新・拡張の詳細を箇条書きにしてみました。
[注] 上記概要のテキストに埋め込んだ更新・拡張の詳細を箇条書きにしてみました。
- 技術の名称・概念を改訂：プレプリント時のタイトル冒頭の「In cellulo DNA assembly」が、タイトル末尾の「（using) prime assembly (PA)」へと変更されました。
- DNA修復パスウェイ制御による純度向上：NHEJ阻害剤（AZD7648）およびMMEJ/Polθ阻害剤（PolQi1）を併用することで、望ましくない欠失やインデル等の不正確なアレル生成を大幅に抑え、正確なアセンブリ産物の純度を最大8.5倍向上させる最適化条件が特定されました。
- 独自評価法「Donor-seq」による特異性の立証：GUIDE-seqやPE-tagの原理を応用した独自の解析手法「Donor-seq」を導入し、ゲノム全域においてガイド依存的なオフターゲット挿入がほぼ発生しない高い特異性を定量的に示しています。
- 多様な遺伝子座と多断片アセンブリの機能実証：TINF2（先天性角化異常症関連の106 bpエキソン再コーディング）、TRAC、IL2RG、AAVS1（最大12.1 kbのトランスジーン挿入）、ATP1A1など複数の遺伝子座で、最大4分割されたドナー断片の細胞内組立てやメガベーススケールのゲノム再配列が精密に起こることを実証しています。
- 初代細胞および非分裂細胞での治療的有効性：株化細胞だけでなく、ヒト初代CD3+ T細胞やCD34+造血幹・前駆細胞（HSPC）、さらには非分裂細胞においても有効に機能することを示し、従来のHDR（S/G2期限定）や二本鎖切断（DSB）依存の編集手法に対する明確なアドバンテージを提示しています。
crisp_bioメモ：
本ブログでは、今回のNature誌刊行論文 "Targeted genomic integration and rearrangement using prime assembly" に先立って、これまでに、4月刊行のNature誌刊行論文 "Prime assembly with linear DNA donors enables large genomic insertions" と8月刊行のNature Biotechnology誌刊行論文 "Precise genomic integration of large DNA fragments by donor-directed annealing using prime editing" を紹介してきました。
いずれの論文でもPA（prime assembly）という表記が使われ、イントロダクションなどでGibson Assemblyに言及しています。どうやら、PAは個々の研究チームによる命名を超えて、ゲノム編集分野の新たな次世代技術のカテゴリーを形成してきているようです：
本ブログでは、今回のNature誌刊行論文 "Targeted genomic integration and rearrangement using prime assembly" に先立って、これまでに、4月刊行のNature誌刊行論文 "Prime assembly with linear DNA donors enables large genomic insertions" と8月刊行のNature Biotechnology誌刊行論文 "Precise genomic integration of large DNA fragments by donor-directed annealing using prime editing" を紹介してきました。
いずれの論文でもPA（prime assembly）という表記が使われ、イントロダクションなどでGibson Assemblyに言及しています。どうやら、PAは個々の研究チームによる命名を超えて、ゲノム編集分野の新たな次世代技術のカテゴリーを形成してきているようです：
- 共通する目的：これまでのプライムエディター（PE）が抱えていた「数文字〜数百bp程度の編集が限界」を超えて、二本鎖切断（DSB）や分裂細胞限定の相同組換え（HDR）に依存することなく、数kb以上の大規模なトランスジーン挿入や多断片の組み合わせを実現。
- 共通するアプローチ：Gibson Assemblyに代表されるin vitoroでのDNAアセンブリの発想を、in cellulo（細胞内）の標的ゲノム編集へと拡張。
- 共通する実装：いずれの手法も、PEによってゲノム側に特定の一本鎖DNAフラップ（3′フラップなど）を生成し、そこに外部から供給するDNAドナー（一本鎖または末端処理された二本鎖）を相補的に結合（アニーリング）させて修復・連結。
出 典
- Division of Hematology/Oncology, Boston Children’s Hospital, Boston, MA, USA.
- Department of Pediatric Oncology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA, USA. 3Harvard Stem Cell Institute, Cambridge, MA, USA.
- Broad Institute, Cambridge, MA, USA.
- Department of Pediatrics, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
- CHU de Québec Research Center, Université Laval, Quebec, Quebec, Canada.
- Department of Pediatrics, Faculty of Medicine, Université Laval, Quebec, Quebec, Canada.
- Molecular Pathology Unit, Krantz Family Center for Cancer Research, Massachusetts General Hospital Research Institute, Boston, MA, USA.
- Department of Pathology, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
- Department of Chemistry, Hanyang University, Seoul, Republic of Korea.
- Harvard/MIT MD-PhD program, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.
- These authors contributed equally
- Corresponding authors
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