Research Abstract
CRISPR-Casシステムを用いた対立遺伝子特異的ゲノム編集とラットにおける疾患関連表現型の修復
Allele-specific genome editing and correction of disease-associated phenotypes in rats using the CRISPR–Cas platform
2014年6月26日 Nature Communications 5 : 4240 doi: 10.1038/ncomms5240
細菌が持つCRISPR/Casシステムは、さまざまな生物における効率のよい遺伝子改変ツールである。今回我々は、CRISPR/Casを用いてラットで正確かつ効率的なゲノム編集を行った。合成したガイドRNA（gRNA）により、ラットの胚性線維芽細胞で一塩基多型（SNP）を識別することができ、これによって（F344XDA）F1ハイブリッド胚で優性表現型の対立遺伝子特異的ゲノム編集が可能となった。対立遺伝子特異的gRNAによって認識された標的遺伝子は、相同な染色体間での遺伝子変換によって修復された。我々は、一本鎖オリゴデオキシヌクレオチドを使って、3つの劣性表現型の修復、すなわち一塩基置換によってアルビノ表現型を、19塩基対DNA断片の挿入によって非アグーチ表現型を、そして進化の過程で挿入された内在性レトロウイルス由来の7,098塩基対のDNA断片除去によってフード（頭巾斑）表現型を修復した。本研究におけるin vivoでのCRISPR/Casシステムの利用は、CRISPR/Casがヒト疾患モデル動物を作出するための重要な遺伝子改変ツールとして、あるいは遺伝子治療の手段となる可能性を示している。
吉見 一人1, 金子 武人1, Birger Voigt1 & 真下 知士1
- 京都大学大学院 医学研究科附属動物実験施設
The bacterial CRISPR/Cas system has proven to be an efficient gene-targeting tool in various organisms. Here we employ CRISPR/Cas for accurate and efficient genome editing in rats. The synthetic chimeric guide RNAs (gRNAs) discriminate a single-nucleotide polymorphism (SNP) difference in rat embryonic fibroblasts, allowing allele-specific genome editing of the dominant phenotype in (F344 × DA)F1 hybrid embryos. Interestingly, the targeted allele, initially assessed by the allele-specific gRNA, is repaired by an interallelic gene conversion between homologous chromosomes. Using single-stranded oligodeoxynucleotides, we recover three recessive phenotypes: the albino phenotype by SNP exchange; the non-agouti phenotype by integration of a 19-bp DNA fragment; and the hooded phenotype by eliminating a 7,098-bp insertional DNA fragment, evolutionary-derived from an endogenous retrovirus. Successful in vivo application of the CRISPR/Cas system confirms its importance as a genetic engineering tool for creating animal models of human diseases and its potential use in gene therapy.
