CRISPR/Cas9を用いた筋強直性ジストロフィー1型の治療用ゲノム編集

Therapeutic Genome Editing for Myotonic Dystrophy Type 1 Using CRISPR/Cas9.

• Yanlin Wang
• Lei Hao
• Hongcai Wang
• Katherine Santostefano
• Arjun Thapa
• John Cleary
• Hui Li
• Xiuming Guo
• Naohiro Terada
• Tetsuo Ashizawa
• Guangbin Xia

抄録

筋緊張性ジストロフィー1型（DM1）は、ジストロフィー・ミオトニカ・プロテインキナーゼ遺伝子の3'UTR内のCTGヌクレオチドリピートの拡張によって引き起こされる。本研究では、拡張されたCTGリピートの標的的削除と、CTGリピートの上流3'UTRにポリアデニル化シグナルを標的的に挿入して、毒性RNA CUGリピートを除去することを介して、CRISPR/Cas9を用いた治療用ゲノム編集を探索した。対になったＳｐＣａｓ９またはＳａＣａｓ９ガイドＲＮＡが、拡張されたＣＴＧリピートの欠失を誘導することを見出した。しかしながら、このアプローチは、突然変異体および正常対立遺伝子の両方において頻繁な逆転を生じた。対照的に、CTGリピートの上流3'UTRにポリアデニル化シグナルを挿入すると、有毒なRNA CUGリピートが除去され、分化した神経幹細胞、前脳ニューロン、心筋細胞、および骨格筋筋筋線維において表現型の反転をもたらした。以上の結果から、ポリアデニル化シグナルを3'UTRに標的的に挿入することは、DM1のゲノム編集治療法を開発するための有効なアプローチであると結論づけた。

Myotonic dystrophy type 1 (DM1) is caused by a CTG nucleotide repeat expansion within the 3' UTR of the Dystrophia Myotonica protein kinase gene. In this study, we explored therapeutic genome editing using CRISPR/Cas9 via targeted deletion of expanded CTG repeats and targeted insertion of polyadenylation signals in the 3' UTR upstream of the CTG repeats to eliminate toxic RNA CUG repeats. We found paired SpCas9 or SaCas9 guide RNA induced deletion of expanded CTG repeats. However, this approach incurred frequent inversion in both the mutant and normal alleles. In contrast, the insertion of polyadenylation signals in the 3' UTR upstream of the CTG repeats eliminated toxic RNA CUG repeats, which led to phenotype reversal in differentiated neural stem cells, forebrain neurons, cardiomyocytes, and skeletal muscle myofibers. We concluded that targeted insertion of polyadenylation signals in the 3' UTR is a viable approach to develop therapeutic genome editing for DM1.

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