１．ALSマウスモデルの遺伝子治療
- [出典]"In vivo genome editing improves motor function and extends survival in a mouse model of ALS" GAJ T, Ojala DS, Ekman FK, Byrne LC, Limsirichai P, Schaffer DV. Sci Adv. 2017 Dec 20;3(12):eaar3952.
- 筋萎縮性側索硬化症（ALS）は、脊髄と脳の運動ニューロンが徐々に失われていく不治で致死性の疾患であり、家族性ALSの~20%の病因が、スーパーオキシドディスムターゼ1（SOD1）遺伝子の常染色体優性遺伝性の変異である。こうした常染色体優性遺伝疾患に対して、変異遺伝子の機能を阻害するフレームシフト導入による遺伝子治療の可能性が、CRISPR-Cas9ゲノム編集システムによってもたらされた。
- David V. SchafferらUC Berkeleyの研究チームは今回、ALSモデマウス新生仔に、G93A変異SOD1遺伝子を標的とするCRISPR-SaCas9システムをアデノ随伴ウイルス（AAV9）によって顔面静脈から注入し、血液脳関門を越えて脊髄へ送達することで、病因変異遺伝子の破壊を実現した（下図 Fig. 1）。
- ゲノム編集の効果（コントロールと対比）：腰髄と胸髄でSOD1変異遺伝子が大きく減少；運動機能改善；筋萎縮の低減；発症時期37%遅れ（Fig.2-A,B）；寿命の伸び〜25%（上図 Fig.2-C,D ）；コリンアセチルトランスフェラーゼ陽性(ChAT+)の運動ニューロン〜50%増加（下図 Fig. 3）.
- 今回のCRISPR-SaCas9-AAV9システムのアストロサイトへの送達は運動ニューロンに対して低効率であり、アストロサイトにおける変異SOD1の破壊も不十分であることが示唆された。今後、SaCas9より小型のCasエフェクターを利用するなどの改良により、運動ニューロン以外の細胞においても変異SOD1の効率的破壊を目指す必要がある。
- CRISPR-SaCas9によるゲノム編集は、C9ORF72遺伝子のGGGGCCリピート配列伸長を病因とする前頭側頭葉変性症（FTD）とALSの治療にも展開可能
- AAV9によるCRISPR-Casシステム送達論文："Adeno-Associated Virus-Mediated Delivery of CRISPR-Cas Systems for Genome Engineering in Mammalian Cells" Gaj T, Schaffer DV. Cold Spring Harb Protoc. 2016 Nov 1;2016(11):pdb.prot086868.
２．家族性パーキンソン病に関わるPARKINの調節因子をCRISPR-Casノックアウトスクリーンで同定し、ミトコンドリア品質管理機構の一端を明らかに
- [出典]"Genome-wide CRISPR screen for PARKIN regulators reveals transcriptional repression as a determinant of mitophagy" Potting C, ~ Helliwella SB. PNAS. 2017 Dec 21.
- ミトコンドリアの機能不全は、パーキンソン病含む疾患や老化の病因と見られている。パーキンソン病では、ミトコンドリアの多段階な品質管理機構を統合するE3-ユビキチンリガーゼでありPARK2遺伝子にコードされているPARKINに変異が見られる。PARKIN変異により損傷ミトコンドリアを分解・除去するマイトファジー活性が低下し、損傷ミトコンドリアが蓄積する機序により、パーキンソン病が発症することが示唆されている。
- 酵素PINK1によりリン酸化されたユビキチン（以下、pUb）がPARKINを活性化する（下図参照）とされているが、PARKINの量の調節機構とそれがpUb蓄積に与える影響はこれまで不明であった。
- ノバルティス バイオメディカル研究所の研究チームは今回、 内在PARK2プロモーターによりPARKINレポータータンパク質を発現し、定常状態のPARKINのレベルがpUb蓄積の動態を支配している細胞を対象として、プール型CRISPR-Cas9ゲノムワイドノックアウトスクリーンを行い、PARKINレベルを上方制御あるいは下方制御する因子53種類を同定した。
- また、THAP11（別名 Ronin）を含む因子の転写抑制によって内在PARKINのレベルが下方制御され、pUb蓄積が亢進することが明らかになった。
- さらに、iNGN2を帯び１段階で機能性ニューロンに分化するヒトiPSCから、THAP11を標的とするCRSIRP/Cas9によって作出した単アレル変異型iNGN2 THAP11+/−ニューロンにおいて、PARK2 mRNAとPARKINタンパク質のレベルがいずれも有意に上昇することを見出した。
３．[レビュー]CRISPR/Casシステムによる作物遺伝子改変の動向
- [出典]"Crop genes modified using the CRISPR/Cas system" Korotkova, A.M., Gerasimova, S.V., Shumny, V.K. et al. Russ J Genet Appl Res (2017) 7: 822.
- ScopusデータベースをCRISPRと作物名で検索；88論文からイネを代表とする15種類の作物の145標的遺伝子の研究成果を集約し、品質改良研究の対象となった37遺伝子をカタログ
４．[レビュー] 出芽酵母ゲノム編集の歴史
- [出典]"A history of genome editing in Saccharomyces cerevisiae" Alexander WG. Yeast. 2017 Dec 16.
- InscriptaのWilliam G. Alexanderによるレビュー参考文献63編；メガヌクレアーゼ；TALEN；Cas
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