バイオテクノロジー
AI搭載遺伝子編集が『OpenCRISPR-1』で可能に
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CRISPR革命
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) は、最近発見された遺伝子編集ツールです。非常に正確で指向的な遺伝子編集を可能にし、その発見者は2020年ノーベル賞を受賞しました。
ソース: Lab Associates
最初に発見されたCRISPRシステムはCRISPR-Cas9で、その後多くの改良CRISPRシステムが発見または作成されています。CRISPRの技術的詳細については、当社の記事「What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter」をご覧ください。
CRISPRはゲノム革命の最前線にあり、これを用いた最初の遺伝子治療が血液疾患に対して承認されました。この点については「CRISPR企業が鎌状赤血球貧血を標的とする方法」で詳しく取り上げました。
発見以来、CRISPRを活用して特定の遺伝子やDNA配列を改変する方法を見つけることは、膨大な専門知識と手作業を要する骨の折れる作業でした。しかし、AIツールの急速な発展により、状況が変わる可能性があります。
AI + CRISPR
カリフォルニア大学バークレー校の研究者は、LLM（大規模言語モデル）とCRISPR技術の組み合わせを調査し、論文「Design of highly functional genome editors by modeling the universe of CRISPR-Cas sequences」を発表しました。
具体的には、彼らは26テラベース（26兆塩基）に相当するゲノムデータベースから、100万個のCRISPRオペロンのデータセットを収集しました。
その後、AIを用いて自然界には存在しない多様なCRISPR様タンパク質を数百万種、さらに「Cas9様エフェクタタンパク質用のシングルガイドRNA配列」も生成しました。
これら新しいCRISPR様タンパク質とRNA配列の実際の効率をテストした結果、生成された遺伝子エディタはSpCas9と比較して同等または向上した活性と特異性を示すことが分かりました。
なぜ重要なのか？
CRISPR-Cas9は当初、ウイルスに対する防御機構として細菌で発見されました。
その結果、CRISPR-Cas9をヒト細胞に導入すると、細菌細胞に比べて遺伝子編集の効率が低下する可能性があります。これは、自然に存在するCRISPRシステムがすべて細菌由来であり、より複雑な細胞での機能に最適化されていないためです。
つまり、自然に存在するCRISPR-Cas9よりも、より効率的で正確、または迅速な結果を得られる他のCRISPR様システムを設計できる可能性が高いということです。
しかし、これまでのところ、このような新しいCRISPR様システムの探索は、Editas Medicine (EDIT ) が推奨するCas12のような新しい細菌CRISPRを見つけることに限られており、最初に発見されたものよりも強力であることが期待されています。
AIが何百万もの新しい配列を生成できることで、ヒトの遺伝子治療に最適な「完璧な」CRISPRシステムを見つける可能性が広がります。また、特定のヒト組織や動植物種に最適化されたCRISPRシステムの設計も可能になります。
さらに、標準的なCRISPR-Cas9では実現できない、ベース編集、プライム編集、エピゲノム編集といった新しい遺伝子編集手法への道も開くでしょう。
遺伝子編集 Open-AI
AI生成遺伝子エディタの可能性を実証した研究者は、これを一般に公開することを決定しました。
ベース編集に対応したこのAIはOpenCRISPR-1と名付けられました。
Open CRISPR-1 – ソース: Profluent
このモデルはカリフォルニア大学バークレー校のスタートアップAIファーストのタンパク質設計会社Profluentと連携しています。OpenCRISPR-1をオープンソースソフトウェアにしたのはバークレーの研究者とProfluentが共有した決定であり、技術の民主化を推進するためです。
OpenCRISPR-1に関するファイルとドキュメントはGitHubで入手できます。商用利用を含めて無料で使用できますが、ツールが安全かつ倫理的に使用されているかを監視するためにライセンス契約が必要です。
AI設計カスタム治療
OpenCRISPR-1の可能性は非常に大きく、長期的にははるかに効率的な遺伝子治療への道を開く可能性があります。
むしろ、個別ゲノムシーケンシングのコストが現在1,000ドル以下となったことと組み合わせることで、カスタマイズされた遺伝子編集が可能になると想像できます。したがって、個々の患者に対して使用されるCRISPRシステムは、すべての人に共通の一般的なテンプレートではなく、その特定のゲノムに合わせて調整されるでしょう。
しかし、CRISPRが発見されてから最初の治療法が承認されるまでに10年かかったことが示すように、これには時間がかかります。遺伝子編集は決してリスクのない取り組みではなく、FDAは人間に未検証の遺伝子編集システムを使用することを許可する前に、慎重に大量のデータを要求するでしょう。
CRISPR企業
Profluentは（まだ）上場企業ではありませんが、他の多くの企業はCRISPR技術を商用製品に開発することに非常に積極的です。
1. CRISPR Therapeutics
CRSP 価格チャート
CRISPR Therapeutics (CRSP ) を際立たせているのは、創業者のオールスター・チームであり、その中にはCRISPR-Cas9技術の重要なメカニズムを明らかにした画期的な研究で知られるエマニュエル・シャルパンティエ博士が含まれます。彼女の業績は数々の賞で称賛されており、ライフサイエンス分野のブレークスルー賞も受賞しています。
CRISPR Therapeuticsは、血液疾患、癌、糖尿病、その他の疾患の治療のために、効率的で多用途なCRISPR/Cas9遺伝子編集プラットフォームを開発しています。
同社が進めている最初の治療は、血液疾患であるβサラセミアと鎌状赤血球病を標的とすることです。
現在、商業名Casgevyとして承認され、両方の適応で使用されています。同社の最初のB細胞悪性腫瘍を標的とした同種CAR-Tプログラムも臨床試験中です。
鎌状赤血球病は市場規模が比較的小さい疾患ですが、技術が成熟すれば他の疾患ベクターを標的に拡大できるでしょう。
OpenCRISPR-1のようなCRISPR技術の進歩は、CRISPR TherapeuticsやそのパートナーであるVertexのように承認済み製品を持つ企業にとって大きな利点となります。新しい改良CRISPRシステムにより、数年以内にβサラセミアと鎌状赤血球病の治療をアップグレードできるでしょう。また、関連する知的財産と特許を更新でき、Casgevyを長期にわたり収益性のある製品にすることが可能です。
2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.
DNA 価格チャート
同社は特定の用途向けにオンデマンドで生物体を生産しています。多くの研究プログラムとパートナーシップにより、用途を幅広く多様化しています:
- カンナビノイド
- mRNAワクチン製造と核酸医薬品
- 食品タンパク質
- バイオロジカル肥料の生産 （Bayerとの提携）
- 腸疾患用プログラマブル微生物
- マイクロプラスチックのバイオレメディエーション
- バイオセキュリティと病原体検出
- 廃棄物と汚染物質のリサイクル
これらの多くの改変はCRISPRや類似の遺伝子編集技術に依存しており、特に同社のCAR-Tがん細胞療法が挙げられます。
細胞工学の即時利用可能なプラットフォームを提供することで、Ginkgoはバイオテック業界の主要なサービスプロバイダーとなり、製薬業界を超えて農業、バイオセキュリティ、産業化学プロセスにも進出しています。専門知識とスピードを提供し、研究プロジェクトに必要な固定費と設備投資の量を削減するのに役立ちます。
これは、同社が過去数年間にわたって抱えてきた非常に多様な顧客とパートナーの数からも明らかです。
ソース: Gingko Bioworks
遺伝子編集や細胞工学技術に投資したい投資家にとって魅力的な株式ですが、特定のアプリケーションに限定されたものではありません。これは、成長志向の投資家にとっても一般的により興味深いです。
OpenCRISPR-1のようなオープンソースの無料ツールの登場は、CRISPRの特定バージョンや特定の治療法に注力するよりも、数十から数百のカスタム生物や細胞の開発に重点を置くGinkgoのような企業にとって大きな後押しとなります。これにより、特定の植物種に特化したCRISPRやカンナビノイド遺伝子に対してより効果的なCRISPRに迅速にアクセスできるようになります。
