1.[RESEARCH HIGHLIGHT]切らずに治すCRISPR医療へ
[出典]"Translational genetics: CRISPR therapies — making the grade not the cut" Burgess DJ. Nat Rev Genet. 2017 Dec 18.
2.Big PapiSaCas9とSpCas9の併用による効率的なコンビナトリアル遺伝子スクリーンを実現
[出典]"Orthologous CRISPR-Cas9 enzymes for combinatorial genetic screens" Najm FJ, Strand C, Donovan KF, Hegde M, Sanson KR, Vaimberg EW, Sullender ME, Hartenian E, Kalani Z, Fusi N, Listgarten J, Younger ST, Bernstein BE, Root DE, Doench JG. Nat Biotechnol. 2017 Dec 18
  • 遺伝子間相互作用ネットワークのマップは、遺伝子の機能不全が疾患を引き起こすに至る機序を解き明かすために必須の情報基盤である。酵母では2,300万の二重変異体のライブラリーからほぼ100万件の相互作用が同定されている。酵母に対してヒトでは、タンパク質をコードする遺伝子の対(pairwise)がほぼ10倍となり、また、遺伝子間相互作用をそれぞれ解明しなければならない細胞の種類が数千に及び、極めて複雑なネットワーク解析が必要である。
  • 近年、RNAiやCRISPRによる2種類以上の遺伝子のノックダウン/ノックアウトは、ヒトにおける遺伝子間ネットワークのマップ作成を促進する技術である。こうしたコンビナトリアルCRISPRスクリーン(以下、C-CS)は、複数種のsgRNAをレンチウイルスで送達する試みから始まった(CombiGEM; PNAS, 2016)。この手法はレンチウイルスに組込んだU6プロモーターを始めとする要素が高頻度に組換えを引き起こしC-CSの効率を下げる問題を伴っていた。この問題を直交するU6プロモーターを併用することで回避することが試みられたが、S. pyogenesのtracrRNA配列もまた、組換えを起こしやすい問題を伴っていた。一方で、Cpf1の特徴を活かして単一転写物で多重なsgRNAsを送達することも試みられたが、多重indels導入効率がスクリーンには10%未満と不十分であった。
  • John G Doench(Broad Inst.)らは今回、S. pyogenesS. aureus由来の直交するCas9(SpCas9とSaCas9)を組み合わせ、従来法の限界を克服して、C-CSに十分な効率で二重ノックアウト・プラットフォームを構築、遺伝子対からなる遺伝子間相互作用ネットワークの広大な空間探索を可能にしたこの手法を、Big Papi(Paired aureus and pyogenes for interactions)、と命名した。
  • Big Papiは、SpCas9を発現するpLX_311ベクターをあらかじめ送達した細胞へ、Sp sgRNAとSa sgRNAおよびSaCas9を発現するpPapiベクターを送達することで、二重遺伝子編集を実現する。実験と機械学習を組合わせて最適なsgRNAの設計モデルを用意し、また、プール型多重ライブラリーの効率的構築法も開発して、96種類のsgRNAsを組合わせた9,216組の二重sgRNAからなる合成致死(Synthetic Lethal, SynLet)ライブラリーを生成した。sgRNAの設計モデルは、Broad InstituteのGPP Web Portalから公開した。
  • Big Papiによって、6種類の癌細胞株(A375 (メラノーマ); Meljuso (メラノーマ); HT29 (結腸腺癌);A549 (肺胞基底上皮腺癌); 786O (腎臓癌); OVCAR8 (卵巣癌))を対象として、合成致死スクリーンを実施し、MAPKパスウエイ、AKTシグナル伝達、DNA損傷修復およびアポトーシスにおける遺伝子間相互作用を同定した。
  • 合成致死スクリーンに加えて、標準的な培養条件下と低分子を添加した培養条件下の双方について、アポトーシスにおける遺伝子間の緩衝作用のマッピングも試み、新たな遺伝子間相互作用を同定した。
  • さらに、Big Pappiのプラットフォームで、ノックアウト(SaCas9)と過剰発現(CRISPRa/dSpCas9)を組合わせて、TP53を巡る遺伝子間相互作用の解析も実現した。
3.sgRNAの活性の予測アルゴリズムを評価し、改良
[出典]"Refined sgRNA efficacy prediction improves large- and small-scale CRISPR-Cas9 applications" Labuhn M, Adams FF, Ng M, Knoess S, Schambach A, Charpentier EM, Schwarzer A, Mateo JL, Klusmann JH, Heckl D. Nucleic Acids Res. 2017 Dec 18.
  • CRISPR-Cas9ゲノム編集におけるsgRNAの活性を評価する5種類の最新アルゴリズムを、430種類のsgRNAsの活性を蛍光レポーターノックアウト実験(Figure 1 参照)で検証することで評価。同時に、sgRNAの活性に影響を与える要素(PAMから遠位のGC含量を始めとする10要素)を同定し(Figure 4 参照)、より高性能なsgRNA活性予測モデルを開発し、そのスコアをCRISPRaterとしてCCTopに組込みWebサイトから公開
CRISPRater 1 CRISPRater 2
4.酸化グラフェン(GO)-PEG-ポリエチレンイミン(PEI)ナノ・キャリヤの開発と実証
  • [出典]"Graphene oxide-mediated Cas9/sgRNA delivery for efficient genome editing" Yue H, Zhou X, Cheng M, Xing D. Nanoscale. 2017 Dec 21
  • Cas9-sgRNA複合体のエンドサイトーシス、エンドソーム・エスケープ (細胞質移行)、核移行、そしてヒト胃腺癌AGS細胞での遺伝子編集効率〜39%を実現;ナノ・キャリアはsgRNAを保護して安定に維持
5.[特許]アプタマーを利用して、CRISPR-Casシステムまたは複合体またはガイドを、細胞内で、時空間的に制御する手法
[出典]"ESCORTED AND FUNCTIONALIZED GUIDES FOR CRISPR-CAS SYSTEMS" US 2017/0349894 A1.
  • 公開日 2017-12-07;発明者 Dahlman, James E, Zhang, Feng;権利者 Broad Inst, MIT
6.CRISPR/Cas9システムにより七面鳥ヘルペスウイルス(HTV)から組換えワクチンを効率的に開発
[出典]"A simple and rapid approach to develop recombinant avian herpesvirus vectored vaccines using CRISPR/Cas9 system" Tang N, Zhang Y, Pedrera M, Chang P, Baigent S, Moffat K, Shen Z, Nair V, Yao Y. Vaccine. 2017 Dec 18.
  • 七面鳥ヘルペスウイルスは、鳥類感染症マレック病の生ワクチンとして国際的に40年以上利用されてきた。HVTはまたその他の鳥類感染症に対する組換えワクチン産生のベクタープラットフォームとして利用されている。これまでの組換え法やリコンビアニリング技術に替えて、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を利用することで、組換えワクチン産生を効率化した。
7.[レビュー]植物ゲノム編集ツール
  • [出典]"Genome Editing Tools in Plants" Mohanta TK, Bashir T, Hashem A, Abd Allah EF, Bae H. Genes (Basel). 2017 Dec 19;8(12). 
  • HR; ZFN; TALEN; Pentatricopeptide Repeat Proteins; CRISPR/Cas9; Adenine Base Editor (ABE); RNAi; Oligonucleotide-Directed Mutagenesis; Cisgenesis and Intragenesis; Plastid Genome and Synthetic Genomics
8.[レビュー]CRISPR/Cas9によるニューロン機能、行動および神経疾患に関わるゲノムおよびエピゲノム解析
[出典]"Applications of CRISPR/Cas9 in the Mammalian Central Nervous System" Savell KE, Day JJ. Yale J Biol Med. 2017 Dec 19;90(4):567-581.

9.[レビュー]網膜疾患のCRISPR/Cas9療法
[出典]"The Application of CRISPR/Cas9 for the Treatment of Retinal Diseases" Peddle CF, MacLaren RE. Yale J Biol Med. 2017 Dec 19;90(4):533-541.

10.[レビュー]遺伝子編集とiPSCsによる網膜疾患の研究と治療の広がり
[出典]"Potential of Gene Editing and Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) in Treatment of Retinal Diseases" Chuang K, Fields MA, Del Priore LV. Yale J Biol Med. 2017 Dec; 90(4): 635–642.

11.[レビュー]CRISPR/Casゲノム編集技術のS. cerevisiae工学への多彩な応用:dCas9による調節;ゲノム合成;遺伝子ドライブ
[出典]"Yeast Still a Beast: Diverse Applications of CRISPR/Cas Editing Technology in S. cerevisiae" Giersch RM,  Finnigan GC. Yale J Biol Med. 2017 Dec; 90(4): 643–651.

12.[レビュー]CRISPR-Cas9遺伝子編集の科学と生命倫理:ファクトとフィクションを切り分ける
[出典]"Science and Bioethics of CRISPR-Cas9 Gene Editing: An Analysis Towards Separating Facts and Fiction" Adam P. Cribbs AP,  Perera SMW, Yale J Biol Med. 2017 Dec; 90(4): 625–634.

13.[論考]CRISPR技術を巡る特許と公衆衛生:CRISPR特許とコスト;(米国)保険会社の対応;顧みられない疾患;バイオシミラーから見た法的位置付け
[出典]"CRISPR, Patents, and the Public Health" Sherkow JS. Yale J Biol Med. 2017 Dec; 90(4): 667–672.

14.[論考]ヒト遺伝子編集:責任ある研究を巡る包括的議論
[出典]"Gene Editing in Humans: Towards a Global and Inclusive Debate for Responsible Research" de Lecuona I, Casado M, Marfany G, Lopez Baroni M, Escarrabill M. 
  • Yale J Biol Med. 2017 Dec; 90(4): 673–681.
  • バルセロナ大学のOpinion Group of the Bioethics and Law Observatory (OBD)が2016年12月に発表したDeclaration on Bioethics and Gene Editing in Humans以後に、欧米で公表された関連報告を集積し比較検討 
15.[短評]ゲノム編集:過去、現在そして未来
[出典]"Genome Editing: Past, Present, and Future" Carroll D. Yale J Biol Med. 2017 Dec 19;90(4):653-659.