東大、ゲノムを光で自由自在に制御する技術を開発

東京大学(東大)は6月16日、遺伝子の改編操作(ゲノム編集)を光を用いて自在に制御することを可能とする技術を開発したと発表した。

同成果は、同大 大学院総合文化研究科広域科学専攻の二本垣裕太 大学院生、同 佐藤守俊 准教授らによるもの。詳細は米国科学誌「Nature　Biotechnology」オンライン版に「Photoactivatable CRISPR-Cas9 for optogenetic genome editing」というタイトルで掲載された。

ゲノム編集を行うためには、ゲノム上の狙った塩基配列をDNA切断酵素(Cas9タンパク質)で切断する必要があるが、従来の技術ではこのDNA切断酵素の活性を制御できないという課題があり、その結果、特定の効果を狙ったゲノム編集を行うことができなかった。

今回、研究グループでは、独自に開発した青色の光に応答して互いに結合する光スイッチタンパク質を、分割して活性を失ったCas9の断片に連結。青色の光を照射することで、分割したCas9が、分割前のようにDNA切断活性を回復し、標的の塩基配列を切断できるようになることを確認した。また、光の照射を止めると、結合力が亡くなり、DNA切断活性が消失することも確認したという。

さらに、これらの技術をツール化(光活性化型Cas9:paCas9)することで、狙ったゲノム遺伝子の塩基配列を改変、その機能を破壊したり、別の塩基配列に置き換えたりできること、光照射のパターンを制御することでゲノム編集を空間的に制御できることなども確認したとするほか、paCas9に変異を加えてDNA切断活性を欠失させることで、ゲノム上の狙った遺伝子に結合して当該遺伝子の発現を光で可逆的に抑制できることにも成功したとする。

なお、今回の成果を受けて研究グループでは、例えば脳における神経細胞のように、組織の中で狙った細胞単位でのゲノム編集が実現できるようになるとコメントしており、この技術が、ゲノム編集の応用可能性を広げることにつながることが期待されるとしている。