ゲノム・エピゲノム編集をもちいたダウン症候群の知的障害に対する遺伝子治療法開発

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ダウン症候群は21番染色体のトリソミーによって引き起こされる代表的な遺伝性疾患である。申請者らはこれまで、疾患特異的iPS細胞とゲノム編集技術を組み合わせダウン症の中枢神経病態の解析を行ってきた。健常アストロサイトは本来、神経細胞への保護作用をもっており、両者を共培養すると神経細胞のアポトーシスが抑制されるが、ダウン症アストロサイトではこの保護作用が消失するばかりか、神経細胞に過剰なアポトーシスを誘導してしまう。ダウン症アストロサイトでは自然免疫の重要な鍵を握る“NLRP3インフラマソーム”の活性が著しく上昇していること、さらにその責任遺伝子として、21番染色体上のDYRK1A を同定することに成功した。そこで本研究課題ではこのDYRK1Aに注目し、ゲノム編集・エピジェネティック編集をもちいることでその発現量を抑制することによる治療法開発を目指している。真下らによって開発された新しいゲノム編集技術であるCRISPR-Cas3は、数塩基の切断しか行わないCas9とは異なり、最大数十kbもの大規模な塩基欠失を引き起こすという大きな特徴をもち、またオフターゲット効果がCRISPR-Cas9と比較して低い。そこでDYRK1Aの3アレルのうちの1つだけがもつSNPと組み合わせてCRISPR-Cas3を作用させることで、DYRK1Aの正確なコピー数補正を試みた。また、切断活性を失くしたdead Cas9 (dCas9)に転写制御因子やヒストン修飾酵素を融合させ、DNAメチル化を変化させることで標的領域の遺伝子発現を自由に制御することのできるエピジェネティック編集を用いて、DYRK1Aの発現制御を試みた。その結果、in vitroにおいていずれもDYRK1Aの発現量低下を確認することができた。