ＲＮＡアプタマースイッチを利用した低オフターゲット効果ゲノム編集法の開発

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現在ゲノム編集技術において主に用いられる配列特異的なDNA切断酵素であるCRISPR/Cas9システム（CRISPR）に対して、近年報告されたCRISPR阻害タンパク質である抗CRISPR分子を組み合わせることで、細胞周期依存的に活性化できるCRISPR制御系を構築した。本研究の目的は相同性組換えが高頻度で起こるS/G2期においてDNA二本鎖切断を導入することにより、正確性の高いゲノム編集を行うことである。当初の研究実施計画では、CRISPRの配列認識に用いられるガイドRNAをRNAアプタマーを利用して阻害し、このRNAアプタマーが細胞周期に応じてスイッチする系を試みた。しかし、アプタマーの入手が困難であったため、抗CRISPR分子を用いることとした。哺乳類細胞において細胞周期のS期からM期の間での分解を促進するCdt1由来のアミノ酸配列を抗CRISPR分子（AcrIIA4）に融合したAcrIIA4-Cdt1を構築した。これにより、G1期ではAcrIIA4によるCas9活性の阻害、S期以降ではAcrIIA4の分解によるCas9の活性化が可能となる。実際に、ゲノム編集の正確性の向上を確認することができた。本手法では、ベクターを工夫することによってDNAを導入するのみで自律的にCRISPRの細胞周期依存的な活性化が可能である。そのため、薬剤を用いた細胞の同調培養やCas9タンパク質やガイドRNAの精製も不要であり、細胞にとって低侵襲でかつ低コストな手法である。また、相同性組換えを介した標的配列での正確な修復効率の向上に加え、標的外での配列における変異導入（オフターゲット作用）の低減も確認できた。したがって、本手法はゲノム編集技術の医学分野やバイオ産業分野への応用が期待される。