背景

近年、バイオ産業において、遺伝子編集技術に代わるものとして、RNAレベルでの塩基編集技術が注目を集めています。DNA編集はゲノムを永続的に変化させる可能性があり、オフターゲット効果やその他の有害な反応を引き起こす可能性があります。一方、RNA編集は遺伝情報を一時的に修飾するため、安全性を確保しやすくなります。特に、ヒトの体内にすでに存在するアデノシンデアミナーゼが作用するRNA（ADAR）を利用する技術は、外来性タンパク質の導入を必要としないため、免疫応答のリスクを低減できるという点で有利であると考えられています。

しかし、天然のADAR酵素を標的部位に誘導するためのガイドRNA（gRNA）の設計には、効率の面で依然として限界があります。既存の設計方法では、酵素を誘引するために、標的RNA配列に完全に結合する相補的なガイドRNAを使用しています。分析の結果、この完全な二重鎖構造は、ADAR酵素の活性を最大限に高めるには非常に非効率であることが明らかになりました。遺伝子治療として使用する場合、細胞内で天然のADAR酵素が好むRNA構造を模倣する新しい設計アプローチは、画期的なものと考えられます。

主要な発見

共同研究チームは、ヒトゲノム内でADAR酵素が最も活性を示す天然基質を特定することに焦点を当てました。分析は、ADAR編集が頻繁に起こる「反転Alu反復配列」というユニークな構造的特徴に焦点を当てました。研究チームは、この天然モチーフを正確に模倣する新しいガイドRNAプラットフォームとして、「MIRROR（反転反復配列を模倣して、エンジニアリングされたオリゴリボヌクレオチドを使用してADARを動員する）」を提案します。

彼らは、さまざまなヒト細胞株を使用して、MIRRORプラットフォームの実際の修正性能を測定しました。実験室での評価により、新しいガイドRNA構造は、既存の設計方法と比較して、最大5.7倍高いRNA塩基編集効率を示すことが明らかになりました。さらに、化学的に修飾された短いガイドRNA（約20〜40ヌクレオチド）と、プラスミドを介して細胞内で発現される長鎖ガイドRNAの両方が、一貫した修正活性を示しました。

研究チームはさらに、まれな遺伝性疾患であるα-1アンチトリプシン欠乏症（AATD）マウスモデルの初代肝細胞における治療の可能性を調査しました。これらの肝細胞でSERPINA1遺伝子のZ変異RNAを標的とし、正常な配列に変換することで、肝細胞から分泌される正常なアンチトリプシンタンパク質の量が大幅に増加することが観察されました。これは、MIRROR技術が複雑な生体内遺伝環境においても正確に機能できることを示しています。

意義と展望

MIRROR技術の最大の利点は、毒性の高い外来性タンパク質を導入しないことです。既存の第3世代CRISPR-Cas9技術は、細菌由来のCas9タンパク質を使用しており、免疫拒絶反応を引き起こす可能性があります。これに対し、細胞内のADAR酵素を利用するMIRRORアプローチは、ゲノム損傷を回避しながら、高効率の標的療法を誘導するのに理想的です。また、送達する必要があるのは小さなガイドRNA配列のみであるため、送達効率を確保することも容易です。

しかし、臨床で使用される新しい医薬品になるためには、克服すべき課題も存在します。最も代表的な課題は、意図しないRNA塩基も編集してしまうオフターゲット現象です。ガイドRNA構造が天然配列を高度に模倣しているため、非標的部位に緩やかに結合し、予期しない有害な副作用を引き起こす可能性があります。したがって、患者への投与に先立ち、ゲノム全体でオフターゲットの有害な副作用の有無を徹底的にスクリーニングする必要があります。さらに、薬物を標的臓器に安定して送達するための、リポソームなどの送達ベヒクルの最適化に関する研究が不可欠です。