背景

アデニン塩基エディター（ABE）は二重鎖切断なしで単一塩基を修正できるツールであり、遺伝性疾患の治療における有望な候補となっています。既存のABEは、大腸菌由来の進化型TadAデアミナーゼを使用して、DNA上のアデニンをイノシンに変換します。問題となるのはバイスタンダー編集であり、編集ウィンドウ内の複数のアデニンが同時に変換されてしまいます。単一の意図した塩基を標的とする場合でも、4〜8 ntの範囲内の意図しないA-to-G変化はアミノ酸配列を変化させたりスプライシングシグナルを破壊したりする可能性があります。患者由来の細胞に対する治療応用において、バイスタンダー編集は重大な安全性に関する懸念事項です。編集ウィンドウを狭めたり、TadA変異体をスクリーニングしたりする試みがなされてきましたが、標的効率を維持しながらバイスタンダー編集を選択的に減少させることは困難でした。

主な発見

研究チームは、通常は二重鎖RNAに作用するADAR（RNAに作用するアデノンデアミナーゼ）をDNA編集用に再設計するという異なるアプローチをとりました。ADARは高い構造的選択性を持ち、二重鎖RNA構造を認識して特定の遺伝子のみを脱アミノ化します。研究者らは、ADARの触媒ドメインを改変し、DNA-RNAヘテロ二重鎖の文脈においてこの構造的識別を利用できるようにしました。ガイドRNAと標的DNAによって形成される局所的二重らせん内の特定の位置にあるアデニンのみが効率的に脱アミノ化され、隣接するアデニンへの作用が最小限に抑えられるように、基質認識残基を再配置しました。

その結果、既存のABEと比較してバイスタンダー編集が大幅に減少した一方で、標的編集効率は維持されました。既存のABE8eが2〜3個のアデニンを同時に編集していた編集ウィンドウ内の複数のアデニンを持つサイトにおいて、新しいエディターは意図した単一のアデニンのみを選択的に変換する精度を示しました。

意義と影響

バイスタンダー編集の減少は、単なる精度の向上にとどまらず、塩基編集治療薬の臨床応用への可能性を高めます。オフターゲット変異の減少により、規制当局の安全性評価基準を満たすことが容易になります。さらに、アデニン配列が密集しているコード領域においても希望する場所を修正することが可能となり、これまでABEでの対応が困難だった治療可能な病原性バリアントの範囲が拡大します。しかしながら、細胞型特異的な送達効率、オフターゲットRNA編集の可能性、および大型動物モデルにおける再現性は、今後の研究で検証すべき課題として残されています。