超並列Cas13スクリーニングがガイドRNA設計の原則を明らかにする

タイプVIのCRISPR酵素は、RNAを標的とするヌクレアーゼ活性を有するタンパク質であり、ゲノムを変化させることなく標的遺伝子を特異的かつ強力にノックダウンすることができる。我々は、Cas13dのガイドRNA（gRNA）の設計ルールを明らかにするために、緑色蛍光タンパク質導入遺伝子、ならびにヒト細胞の細胞表面タンパク質であるCD46、CD55、およびCD71のメッセンジャーRNA（mRNA）を標的とする超並列スクリーニングを行った。標的配列に対してミスマッチを含むgRNAと含まないgRNAの計2万4460本の活性を測定した。ノックダウンの効果は、gRNAに固有の特徴と標的部位の状況によって決まる。一般に、単一のミスマッチによるノックダウンの抑制は軽度であるが、15～21番目のスペーサーヌクレオチドは標的部位のミスマッチを基本的に許容しない。我々は、最適なgRNAを特定してその一般化可能性を確認するためのコンピューターモデルを開発し、48種類の内因性遺伝子のmRNAを標的とする3979種類のガイドを検証した。また我々は、Cas13が順トランストクリプトームプールスクリーニングで利用可能であることを示し、このモデルを用いて、ヒトゲノムのタンパク質をコードする全転写産物のための最適化Cas13 gRNAを予測した。