次世代CRISPRが遺伝子治療の精度を向上させる

遺伝子編集をより正確にする

最近まで、遺伝子改変はかなり粗く、標的生物に新しい遺伝子配列をランダムに挿入していました。

挿入方法も非常に破壊的でした。その結果、日常的に遺伝子改変が行われるのは細菌や植物だけで、哺乳類（人間を含む）での遺伝子編集は複雑で高コスト、かつ遅いものでした。

CRISPR技術によりこの状況は部分的に変わり、正確で制御された遺伝子編集への道が突然開かれ、2023年末にヒト遺伝性疾患に対する初の遺伝子治療が承認されました。

しかし、CRISPRはまだ完璧ではなく、時折望ましくない遺伝子改変が生じます。

この状況は、MITの3人の研究者による画期的な発見により変わりつつあるかもしれません。

彼らは、遺伝子編集の信頼性を根本的に向上させる新しい手法を発表し、新たな治療法の創出への道を開きました。

研究成果は権威ある科学誌Nature¹に「ゲノムエラーを最小限に抑えた人工プライムエディター」という題名で掲載されました。

標準CRISPRからプライムエディティングへ

最初のCRISPR-Cas9ベースの治療が承認されて以来、患者のゲノムを確実に編集して治療するという考えはもはやSFではなくなりました。しかし、CRISPR技術は常に研究者が意図した通りに標的遺伝子を改変できるわけではありません。

CRISPRシステムは、二本鎖DNAを特定の位置で切断するCas9酵素と、Cas9に切断位置を指示するガイドRNAで構成されます。

研究者はこの仕組みを応用し、異常な遺伝子配列を除去したり、RNAテンプレートに従って新しい配列を挿入したりできるようにしました。

2019年以降、MITの研究者はプライムエディティングと呼ばれる新概念を発表しました。これは従来のCRISPR-Cas9遺伝子編集よりも精度が高く、オフターゲット効果が少なく、しばしば体調が弱い患者に余計な健康問題を引き起こすリスクも低減します。

プライムエディティングは、逆転写酵素と融合した改変Cas9を使用し、あらゆる遺伝子塩基の変更や、遺伝子配列の小さな挿入・欠失を実行できます。

したがって、長期的にはプライムエディティングがCRISPRベースの遺伝子編集のアップグレード版であり、より信頼性の高いものになると期待されています。

出典: Benjamin McLeod

例えば、プライムエディターは2025年に慢性肉芽腫症（CGD）という白血球に影響を及ぼす稀な遺伝性疾患の患者に対して成功裏に使用されました。

「原理的には、細胞や組織内の小さな変異を直接修正することで、将来は数百種類もの遺伝性疾患に対応できる可能性があります」

Vikash Chauhan – MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research

しかし、実際に人の細胞や体内で使用できるようになるまでには、いくつかの改良が必要でした。

プライムエディティングがDNA挿入精度を向上させる方法

プライムエディティングは標的DNA配列の相補鎖のうち片方だけを切断し、新しい配列を挿入できるフラップを作ります。

しかし、新しい配列がコピーされた後、それは古いDNA鎖と競合してゲノムに組み込まれなければなりません。

古い鎖が新しい鎖に勝ると、余分に作られたDNAフラップが誤って別の場所に組み込まれ、エラーが生じます。

このようなエラーはゲノム内にランダムに挿入されることで最終的にがんを引き起こす可能性があり、減少させるべき明確なリスクです。

最新バージョンのプライムエディターでは、編集モードによりエラー率は7回の編集につき1回から121回の編集につき1回までと幅がありますが、依然として高すぎます。

「現在の技術は初期の遺伝子治療ツールより大幅に優れていますが、それでも意図しない影響が生じる可能性は常にあります」

Vikash Chauhan – MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research

プライムエディティング信頼性の大きな飛躍

2023年、MITの研究者はプライムエディティングで使用されるCas9タンパク質の変異体が、常に同じ位置で切断するのではなく、DNA配列上で1〜2塩基先に切断することがあることを発見しました。

これにより古いDNA鎖は不安定になり分解されやすくなり、新しい鎖がエラーを導入せずに組み込まれやすくなります。

この2025年の新しい研究で、研究者はエラー率を元の1/20にまで低減させる複数のCas9変異を特定しました。

これらの変異を人工的に1つのCas9タンパク質にすべて組み合わせると、エラー率は元の1/36にまで低下しました。

「この論文は、送達システムを複雑にしたり工程を増やしたりせずに、望ましくない変異を減らして編集精度を大きく高める新しい遺伝子編集法を示しています」

Phillip Sharp – MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research

それに満足せず、研究者はRNAテンプレートの末端をより効率的に安定化するRNA結合タンパク質を備えたプライムエディティングシステムも使用しました。

vPEと名付けられた最終版の遺伝子編集ツールキットは、エラー率が元の1/60、使用する編集モードに応じて101〜543回の編集に1回程度となりました。

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次のステップ

遺伝子編集のもう一つの課題は、標的細胞の核内へ遺伝子編集タンパク質やDNA/RNAを届けること、あるいは体内の特定組織のみを標的とすることです。

したがって、研究者はこれを次の焦点とするでしょう。特に、プライムエディティングは、より小型でシンプルな「従来型」CRISPR-Cas9システムに比べてデリバリーが不十分であるという制約があります。

彼らはまた、このツールが遺伝子編集治療に限らず、バイオテクノロジー全体の進展を加速させる可能性があると考えています。

まず、Cas9タンパク質の改変が信頼性を向上させるという技術と発見は、プライムエディティングに限らず、すべてのCRISPRベースの遺伝子編集技術に応用できるでしょう。

次に、遺伝子・ゲノム編集を研究ツールとして使用する他の研究プロジェクトにとって強力な後押しとなり得ます。例えば、組織の発達、がん細胞集団の進化、薬剤処理に対する細胞応答などの解明です。

「ゲノムエディターは研究室で幅広く使われています。

治療への応用も刺激的ですが、研究者が私たちのエディターを研究ワークフローにどう組み込んでいくのかを見ることを特に楽しみにしています」

Vikash Chauhan – MIT Koch Institute for Integrative Cancer Research

最後に、Cas9の信頼性向上に寄与する変異は本研究ですべてが見つかったわけではありません。したがって、この新概念のさらなる分析と最適化により、将来的にさらに優れた結果が得られる可能性があります。

遺伝子編集への投資

Illumina

マルチオミクスにおける他のオミクス（プロテオミクス、トランスクリプトミクスなど）は重要ですが、ほぼすべてがゲノミクス、すなわちすべての生細胞の「取扱説明書」に関わっています。

圧倒的に、ゲノムシーケンサーの最大メーカーはIlluminaです。同社はがん検出に用いられる短鎖遺伝子配列の読み取りに注力しており、現在165か国で22,000台以上のシーケンサーを設置しています。

Illuminaのシーケンサー消耗品の約半数は臨床用途に、残りの半数は公的・私的研究ラボで使用されています。臨床用途では、需要の半分が腫瘍学から来ています。

出典: Illumina

ゲノミクスとマルチオミクスが薬剤探索プロセスやがん診断の中心になるにつれ、Illuminaの機器への需要は高まると予想されます。

同社は、臨床用途のNGS（次世代シーケンシング）需要が年平均成長率18％、研究用途が6％で拡大すると見込んでおり、2033年までに臨床分野で1,000億ドル、研究分野で250億ドルの総アドレス可能市場（TAM）を押し上げると予測しています。

出典: Illumina

Illuminaは液体バイオプシー企業Grailと複雑な歴史をたどってきました（GRAL -0.36%）。GrailはIlluminaから分社化された後に再買収され、現在は米国とEUの競争当局により再び分社化されています。

この問題が解決すれば、Illuminaは長期的な成長と株価上昇を再開できるでしょう。最終的に、Grailの液体バイオプシーテストは依然としてIlluminaのシーケンサーに依存すると考えられます。

同時に、より多くの遺伝子治療が研究および臨床の両方でIlluminaのシーケンサーの使用を増加させるでしょう。

（Illuminaの事業、将来技術、歴史については、同社に特化した投資レポートでも詳しく解説しています。）

Illumina（ILMN）株の最新ニュースと動向

参照研究

^{1. Chauhan, V.P., Sharp, P.A. & Langer, R. Engineered prime editors with minimal genomic errors. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09537-3}