2014/11/21

ゲノム編集のためのガイドRNA設計ソフトウェアCRISPRdirectを公開

発表者

  • 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
  • 国立大学法人東京大学

概要

ゲノム編集(注1)は、生命の設計図であるゲノムDNAの任意の部位を切断することにより、その位置の配列を削除したり、あるいは逆に、任意の配列を挿入したりする手法であり、遺伝子の機能を解析するのに有効な手法としてさまざまな場面で利用され、医療分野への応用も期待されています。近年、新しいゲノム編集の手法として急速に普及しているCRISPR/Cas9システム(注2)は、ゲノム編集を行う部位を見つける役割を担うガイドRNA(注3)と、その部位を切断するはさみの役割をもつCas9ヌクレアーゼとを組み合わせることによりゲノム編集を行います。この方法は、ガイドRNAの塩基配列を変えることによりゲノム編集を行う部位を自在に決めることができるという特徴があります。

ところが、ガイドRNAの塩基配列によっては、ゲノム編集を行いたい部位以外の位置で意図せずゲノム編集が起こってしまうことが知られています。この現象はオフターゲット効果とよばれ、ゲノム編集を行ううえで大きな課題となっています。オフターゲット効果を防ぎ、目的とする部位だけでゲノム編集を行うためには、ガイドRNAの設計が重要な鍵となります。

このたび、情報・システム研究機構ライフサイエンス統合データベースセンター(DBCLS)の内藤雄樹特任助教、坊農秀雅特任准教授、東京大学大学院理学系研究科の日野公洋助教、程久美子准教授の研究グループは、CRISPR/Cas9システムのために最適なガイドRNAを効率よく設計することのできるソフトウェア「CRISPRdirect」(http://crispr.dbcls.jp/)を開発しました。このソフトウェアにより、オフターゲット効果の少ない優れたガイドRNAをきわめて容易に設計することが可能となり、ゲノム編集のための強力なツールとして生命科学および医学研究に幅広く貢献することが期待されます。

詳細について 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構ライフサイエンス統合データベースセンター のホームページをご覧ください。

用語解説

注1 ゲノム編集
生命の設計図であるゲノムDNAの任意の部位に切断を引き起こし、その切断部位の修復機構を利用して配列の挿入や欠失を引き起こすゲノムDNAの改変手法。この手法には標的とするゲノムDNAの領域を認識して切断するヌクレアーゼ(DNA切断酵素)が必要であり、Zinc finger nucleaseやTALENなどの人工ヌクレアーゼが用いられてきた。最近、CRISPR/Cas9システムという、設計が簡単な新しい人工ヌクレアーゼが登場し、これを用いたゲノム編集が大きな注目を集めている。
注2 CRISPR/Cas9システム
原核生物に由来する獲得免疫機構で、細胞内に侵入してきた核酸(ファージDNAやプラスミドなど)を切断および分解する。この機構において中心的な役割を果たすヌクレアーゼがCas9である。Cas9は単独ではDNA切断活性を示さず、細胞内で合成されるガイドRNAと相互作用することにより、細胞外から侵入してきた核酸を認識し切断できるようになると考えられている。そのため、このガイドRNAを人工的に改変するだけで、任意の配列を認識し切断する人工ヌクレアーゼを設計することが可能である。
注3 ガイドRNA
原核生物のゲノムから転写・合成されるRNA分子で、CRISPR/Cas9システムにおいて、その塩基配列と相補的なゲノムDNAの部位を認識する役割をもつ。ガイドRNAを人工的に設計することにより、Cas9を任意の部位を認識し切断することが可能な人工ヌクレアーゼとして機能させることが可能になる。