CRISPR/Cas9とES細胞はどっちが良い?どっちのほうが最適ですか?

2つの技術のメリットとデメリットについて

近年では、生物医薬技術の急速な発展に伴い、分子標的薬物、免疫療法、遺伝子治療などのカスタムメイド治療法は生物薬革新の主な方向になり、これには遺伝子編集技術の発展が欠かせない。1年前の特許権の紛争から、遺伝子編集会社Editas Medicineのヒトゲノム編集の臨床実験がFDAの承認を得たことまで、遺伝子編集技術の発展が期待されていることが分かった。

現在、動物モデル遺伝子編集は大きくES細胞ターゲット技術と標的型遺伝子編集技術の2種に分けられている。種類により、ノックアウト、ノックイン、ヒト化と点突然変異に分け、はっきり言えば遺伝子のプラス、マイナス、入れ替えである。2つの技術はどちらが優れてどちらが劣っているか？どのように最適な遺伝子編集マウスを必要に応じて選択するか？以下の通りに紹介します。

ESターゲットはマウスの胚胎幹細胞（ES細胞）の中でDNA同源組換えを行い、ES細胞を再び胞胚腔に注射してキメラ胚胎を形成し、偽妊娠マウスの体内でキメラマウスに発育する。キメラマウスはさらに野生型マウスと交配し、ES細胞中の遺伝データを子孫マウスに伝える。その長所はオフターゲット効果の影響なしであり、各種の複雑な遺伝子編集を行うことが可能、業界のゴールドスタンダードである。デメリットは低効率、時間がかかり、コストが高く、しかもマウスにだけ対応する。近年、改善案を試みる企業もある。Cyagen株式会社が作り出したESターゲットの改善版であるTurboKnockout^™技術は、構築周期を1年から半年間に短縮し、標的型遺伝子編集とほぼ同等にし、コストも低減しています。

現在最も人気度が高くて広く応用されている標的型遺伝ize編集技術は、標的型遺伝子編集タンパク質とガイドRNAを核心として構成されている。標的型遺伝子編集はアミノ末端のRuvCとタンパク質の中部のHNHの2つの活性部位を含み、crRNAの成熟と二本鎖DNAの切断に役割を果たし、DNA二本鎖の断裂を引き起こす。DNA二本鎖が断裂した後、核内に同時に損傷DNAと同源のDNA断片が存在する場合、同源を介する二本鎖DNA修復により、目的部位に外源DNAに大きなフラグメントを導入でき、断片のノックイン或いは編集の効果を達成する可能である。そのメリットは、高効率で、迅速で、便利で、低コストで、かつ異なる種類に利用する可能である。短所は予測不可能と制御不可能のオフターゲットリスクがあり、複雑な遺伝子改変プロジェクトに適用できない。全ゲノムオフターゲットリスクの運算により、オフターゲットが予測でき、一定程度に予防できるが、専門性の高い科学研究をするのにやはりオフターゲットの問題を解決しなければならない。

Cyagen株式会社が既に発表した5,200編の文献の分析によると、2つの技術のコンディショナルノックアウト・ノックインモデル、2回目のターゲットが必要なモデル、ヒト化マウス、条件付き点突然異変モデルとKO−firstモデルなどの複雑な遺伝子改変プロジェクトでのシェアを比較した結果によると、複雑な遺伝子改変プロジェクトでTurboKnockout^™技術の応用は標的型遺伝子編集システムの6.4倍であり、複雑なプロジェクトからの論文はインパクトファクターが高い。

どの技術が研究の知的財産権を影響するか？

今に至っても、標的型遺伝子編集技術をめぐる問題は依然として紛争があり、標的型遺伝子編集の最も核心的な特許をめぐる紛争はまだ結論が出ない。また、核心特許に基づいて、すでに数千件の特許が開発されている。何千もの標的型遺伝子編集特許を前にして、いかなる機構または企業もすべての特許の許可を得ることは困難である。ボーダー研究所、カリフォルニア大学、およびメルクからの認可をすべて取得しても、標的型遺伝子編集技術のリスクを完全に回避することができない。標的型遺伝子編集知的財産権紛争問題は、研究後の市場化に悪影響を及ぼす可能性がある。商用や特許紛争を気にする研究機関にとって、知的財産権紛争のリスクを完全に回避するためには、ES細胞ターゲット技術を選択することが依然として最も穏当な方法である。

ニーズに応じて最適な遺伝子工学マウスを選ぶ方法

標的型遺伝子編集は種の制限がなく、操作が簡単で、コストが低く、周期が短いため、通常のノックアウトマウス、ノックインマウス、その他の動物のモデル構築に適用される。複雑なマウスモデル構築には、ESターゲット技術に基づいたTurboKnockout^™技術をお薦めします。

ESターゲット技術は様々な複雑な遺伝子編集を行うこと可能であり、しかも正確でオフターゲット無しで、業界のゴールドスタンダードであり、ターゲットを2回必要とするモデル、ヒト化モデル、条件付き点突然変異モデル、KO−firstモデルなどのような複雑なコンディショナルノックアウト・ノックインモデルの構築に用いられる。しかも、Cyagen株式会社が発明したESターゲットの改良版であるTurboKnockout^™技術は何の特許紛争もなく、完全にオリジナル技術である。そのため、動物モデルの知的財産権問題に関心を持つ研究者様には、TurboKnockout^™技術をお薦めします。

要約すると、2つの技術はそれぞれ優劣があり、構築周期、コストの高さ、オフターゲットの有無、フラグメントの大きさ、操作の難易度、特許権問題などから総合的に考慮し、自分に最も適する技術を選択し、遺伝子工学マウスモデルを構築すると提案します。どちらが良いか迷っている研究者様はぜひ弊社にご協力させていただきます。

図1：Cyagen LINE公式アカウント

Cyagen株式会社は15年間の発展を経て、全世界の数万人の科学研究者にサービスを提供しており、製品と技術は直接にCNS (Cell、Nature、Science)の定期刊を含む5,200余りの学術論文に応用されています。弊社の「ノックアウトマウスライブラリ」は低価格だけでなく、遺伝子名称を入力すれば、ワンクリックで注文まで操作できます。 ノックアウトマウス、ノックインマウス、コンディショナルノックアウトマウス、トランスジェニックマウス、GFPマウス、免疫不全マウス、無菌マウスなどのカスタマイズサービスを提供する以外、専門的な手術疾患モデルチームがあり、多種の複雑な小動物手術疾患モデルも提供できます。