神秘的な「リトロン」DNAは科学者が人間の遺伝子を編集するのを助けます

細菌のゼラチン状マトリックスの奥深くには、レトロンと呼ばれる小さな「細胞機械」があり、特定のウイルス感染を検出するためにDNAの一本鎖を生成します。 今初めて、研究者はこれらの天然のDNA脚本家を使用して、ヒト細胞の遺伝子を改変しました。 公開された新しい研究 の ネイチャーケミカルバイオロジーは、この手法が多様な動物グループにわたる遺伝子編集を強化できることを示唆しています。

よく知られているCRISPRプロセスにより、近年、遺伝子編集がはるかに簡単になりましたが、「独自の制限があります」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校のバイオエンジニアである研究の筆頭著者であるセスシップマンは述べています。 このプロセスでは、Cas9と呼ばれる酵素を導入してDNAセグメントを切断し、修復プロセス中に細胞が組み込むために、研究者によって設計された目的のDNAのテンプレートを提供します。 ただし、このテンプレートDNAは実験室で作成され、CRISPRのコンポーネントとは別に挿入する必要があります。また、常に細胞膜に浸透するとは限りません。

Shipmanと彼の同僚は、代わりにレトロンを使用して、CRISPRプロセスが容易に使用できる細胞自体の内部でそのDNAを製造しました。 レトロンは、RNAに基づいてDNA鎖を構築する逆転写酵素と呼ばれる酵素を運びます。 それらはまた、それらが機能するのを助ける「RNAのいくつかの奇妙に重なり合うループ」を特徴とします、とUCSFの大学院生で研究の筆頭著者であるSantiagoLopezは言います。

研究者たちは、ラボでレトロンを変更して、目的のテンプレートDNAを生成できるようにしました。 さらに、彼らはRNAループを伸長しました。これは、各レトロンがより多くのDNAコピーを生成できるようにするための変更です。 最後に、CRISPRのコンポーネントとともにレトロンをセルに挿入しました。

このプロセスを使用して、レトロンは酵母細胞でヒト細胞よりも10倍から100倍多くのテンプレートDNAを生成しました。 おそらく、鎖の数や各細胞型がDNAを修復する方法が異なるため、レトロンはヒト細胞よりも酵母でより優れた編集精度を達成しました。 「しかし率直に言って、私たちは今のところそれほど心配していません。これはドアのほんの一足なので」とシップマンは言います。 彼は、より多くの調整と最適化が人間の細胞で非常に正確な編集をもたらす可能性が高いと言います。

「レトロンを再利用して、患者の細胞内で「ドナー」としてDNAを生成できれば、鎌状赤血球貧血など、欠陥のある遺伝子配列のごく一部の修復のみが必要な疾患の遺伝子治療アプリケーションに使用できます」と大学研究に関与しなかったネブラスカ分子生物学者ChannabasavaiahB.Gurumurthy。

しかし、外来DNAをヒト組織細胞に導入すると、「遺伝子組み換えを制限する有害な免疫応答を誘発する」こともあります」と、韓国のIBSゲノム工学センターの所長であるKimJin-Soo氏は述べています。 CRISPRを単独で使用している研究者は、そのような応答を抑制するプロセスを開発しました、とキムは付け加えます、しかし、どのようにレトロンに対応するかはまだわかりません。