広島大、純国産ゲノム編集ツールを高機能化し独自ツールを開発

マイナビニュース / 2024年4月18日 6時45分

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広島大学は4月16日、構造モデリングに基づく改変により、同大学が開発した純国産ゲノム編集ツール「Zinc Finger(ZF)-ND1」の高機能化に成功したことを発表した。

同成果は、広島大ゲノム編集イノベーションセンターの片山翔太特任准教授、同・山本卓教授、広島大学医系科学研究科の野村渉教授、産業技術総合研究所の渡邊真宏主任研究員、同・加藤義雄グループ長らの共同研究チームによるもの。詳細は、さまざまな分野の基礎から応用までを扱う学際的な学術誌「Advanced Science」に掲載された。

ゲノム編集ツールは遺伝子細胞治療のための強力なツールである。現在は、第3世代のCRISPR-Casが最も多く利用されているとされ、その次に利用されているのが第2世代の「TALEN」(2010年開発)とされる。そのほか、1996年に開発された最初(第1世代)のツールであるため、現在ではあまり利用されていないが「ZFN(Zinc Finger Nuclease)」もある。

CRISPR-CasやTALENは作製の難易度が容易であり、所要時間も数日で済み、標的配列の認識も前者が20塩基、後者が30～40塩基といった具合。それに対しZFNは、難易度はかなり困難で、所要時間は2か月、標的配列の認識も18塩基といった点で世代の差による性能差が出ており、それらが現在ではあまり利用されていない要因となっている。

しかし、ZFNには大きな利点がある。CRISPR-CasやTALENの基本特許が2030年以降まで継続しているため、しばらくは医療分野への使用には高額なライセンスフィーとして年間100億円以上が必要なのに対し、ZFNは基本特許がすでに切れているので現在はライセンスフリーで使用できるという点だ。

広島大では以前に、ZFNのDNAを認識する酵素ZFに、独自に開発したDNA切断酵素「FirmCutND1」を組合わせることにより、純国産のゲノム編集ツール「ZincFinger-ND1」を開発。しかし、機能的なZFNを構築し、そのゲノム編集効率を向上させることが非常に困難だったという。

ZFNの作製は、従来、無作為に並べ替えたZFから標的DNAに結合するZFを取ってくるスクリーニングによるものが主流だった。しかし、機能的なZFNを作製するには2か月ほどかかるなど、かなりの時間と労力を必要とするものだったという。また、ZFを遺伝子工学的に連結させる手法「Modular Assembly」も考案されたが、3-finger ZFN(ZFを3つ連結)を作製しても、機能的なZFNが得られる確率は5％程度であり、作製効率が悪く使い物にならなかったとする。