学術的背景 RNA選択的スプライシング（RNAアイソフォーム）は、遺伝子発現の調節において重要な役割を果たしています。ヒトのタンパク質コーディング遺伝子は平均して8つ以上のRNA選択的スプライシングを含み、これにより約4つのユニークなタンパク質コーディング配列が生じます。従来の短読長シーケンシング技術は読取り長の制限により、RNA選択的スプライシングを正確に組み立てて定量することができず、基礎生物学の理解が大幅に簡略化されていました。ますます多くの研究が、同じ遺伝体の異なる選択的スプライシングがタンパク質レベルでユニークな相互作用ネットワークを持っていることを示しています。特に、同じ遺伝体の一部の選択的スプライシングが細胞内で全く異なる、あるいは逆の機能を果たすことが示されています。例えばb...
序論 新型コロナウイルスのパンデミックの影響で、mRNAワクチン技術は顕著な進展を遂げましたが、その短い半減期と高用量の要件が副作用と可用性の問題を引き起こしています。これらの課題を克服するために、自己増幅RNA（self-amplifying RNA, saRNA）が研究の焦点となっています。saRNAは、アルファウイルスから取得されたRNA依存性RNAポリメラーゼ（RNA-dependent RNA polymerase, RdRP）を利用して自己複製を行い、理論的には用量と注射頻度を減らすことでワクチンの効果と安全性を向上させることができます。しかし、saRNAの初期研究では、その強力なインターフェロン（Interferon, IFN）応答が抗原の発現を抑制し、ワクチンの効力を低下させ...
本研究では、crRNAとtracrRNAによって指示され、DNAまたはRNAの標的の結合によって活性化される、「trans-cleavage」活性を持つ別のタイプの2型CRISPR-Casシステム、II型Cas9システムを実証しました。Cas9エフェクターヌクレアーゼのtrans-cleavage活性と核酸増幅技術を組み合わせることで、DACDおよびRACDと名付けた特異的なDNAおよびRNAサンプル検出プラットフォームを作成しました。 Cas9は、キメラsgRNAおよびノンキメラcrRNAとtracrRNAの指示の下で、顕著に異なるssDNA trans-cleavage活性を示しました。酵素動力学分析によると、crRNAおよびtracrRNAによって指示されるCas9 trans-cle...
AAV-SB-CRISPRによる腫瘍浸潤原代自然殺細胞のスクリーニングが明らかにするCAR-NK療法の遺伝子的チェックポイント 生物技術と遺伝子編集技術の急速な発展に伴い、自然殺細胞（NK細胞）によるがん治療の臨床的潜在性を向上させるための研究への関心が高まっています。NK細胞療法は臨床治療において大きなポテンシャルを秘めていますが、その成功は多くの制限によって妨げられています。『Nature Biotechnology』誌に掲載された最新の研究では、研究者たちは原代NK細胞を用いて体内腺関連ウイルス（AAV）-睡美人（Sleeping Beauty, SB）-CRISPRスクリーニングを実施し、四種の固形腫瘍マウスモデルにおける腫瘍浸潤NK（TINK）細胞について研究しています。同時に、T...
塩基編集スクリーニング技術の腫瘍免疫治療T細胞研究への応用 免疫細胞療法、例えばT細胞移入療法やCAR T細胞療法は、一部の疾患分野において臨床がん治療の重要なツールとなっています。しかし、大多数のがん患者は細胞療法から恩恵を受けることができず、抵抗性は癌細胞の内在的変化（例えばB2Mの欠失、抗原の欠失またはCD58の欠失やダウンレギュレーション）または免疫抑制性腫瘍微小環境における細胞製品の制御による可能性があります。本研究は、塩基編集スクリーニング技術を用いて、既知または潜在的に臨床関連のある遺伝子部位における数千の変異体を生成し、これらの変異体がT細胞のバイオマーカーに与える影響を探索し、これらの変異体を利用して既存および将来の細胞癌免疫療法を改善する可能性を提案しています。 研究背景...
選択的な遺伝子ドライブによる腫瘍進化のプログラミングを通じて、薬剤耐性に積極的に対抗する 腫瘍の発展に伴い、がんへの標的治療は通常、薬剤耐性の進化によって失敗することが多い。本研究では、遺伝的異質性が事前に存在している場合でも、腫瘍進化を繰り返し操作して治療のチャンスを設計する方法を示している。私たちは選択的な遺伝子ドライブシステムを開発し、2つの遺伝子（スイッチ）で構成される癌細胞へ安定に導入することができ、誘導可能な適応的優位性を共有する適応コストと結びつけることができる。進化ダイナミクスの確率モデルを用いて、選択的遺伝子ドライブの設計基準を特定し、承認済みの複数のチロシンキナーゼ阻害剤の選択的プレッシャーを利用するプロトタイプを構築し、プロドラッグ触媒や免疫活性化誘発など、様々な治療メ...
トランスクリプトーム技術によるシーケンス追跡（Tracking-Seq）によるCRISPR-Cas9媒介遺伝子編集のオフターゲット効果の多様性の解明 研究背景 遺伝子編集技術の急速な発展に伴い、CRISPR-Cas9システムはその高効率と操作の簡便さから生物医学研究分野で広く利用されています。しかし、CRISPR-Cas9システムがDNAを編集する際には、想定外の遺伝子座を切断するオフターゲット効果が発生する可能性があり、これを全面的に識別し評価することが重要な課題となっています。これまでの研究では、細胞遊離法などを用いてオフターゲット効果を検出してきましたが、これらの方法には特定の編集ツールや細胞タイプへの依存性、多量の細胞が必要、偽陽性率が高い、および体外での遺伝子編集に限られるなどの制...
複雑な微生物群集における遺伝子配列分析を用いた菌株追跡による種特異的進化パターンの解明 背景紹介 微生物の集団は、単一ヌクレオチドの変異と構造変化（組換え、挿入、欠失など）を通じて異なる菌株に分化します。大多数の菌株比較方法は主に単一ヌクレオチド多型（SNP）の差異を量化し、構造変化を無視しています。しかし、組換えは多くの種（ヒト病原体を含む）の表現型の多様化の重要な推進要因です。本稿では、SynTrackerと呼ばれるツールを紹介します。このツールは遺伝子配列（ゲノム内の相同領域のシーケンスブロックの順序）を使用して微生物菌株を比較します。遺伝子配列は既存の菌株比較ツールによって十分に活用されていない豊富なゲノム情報源です。SynTrackerはSNP感度が低く、データベースを必要とせず、...
群体リソースに基づく単一サンプル腫瘍サブクローン再構築アルゴリズム 背景紹介 癌の進化過程と腫瘍の遺伝的異質性は、現代腫瘍学研究の重要な分野です。腫瘍は正常細胞から進化し、体細胞変異を獲得することで徐々に発展します。これらの変異は細胞クロマチン構造や内因性及び外因性の誘変圧力の影響を受け、確率的に発生します。特定の変異が細胞に選択的優位性を提供すると、その子孫細胞は局所環境で拡大することができます。長年の蓄積を経て、最終的に多くの癌の特性を持つ細胞集団、すなわちクローンが形成されます。異なる腫瘍細胞亜群（サブクローン）は、ドリフトまたは選択圧力を通じて細胞集団内に出現します。この進化的特徴は臨床上重要であり、遺伝的異質性は予後不良、変異の多さ、耐薬性に関連しています。そのため、腫瘍の進化過程...
医学多組学データ分析における多重先験知識グラフニューラルネットワーク 背景紹介 精密医療は将来の医療保健において重要な分野であり、患者に個別化された治療計画を提供することにより、治療効果を改善しコストを削減します。例えば、乳がん患者の複雑な臨床、病理、および分子特性を考えると、同じ治療が異なる効果を示すことがあります。バイオ医学技術の急速な発展に伴い、多組学データを通じて疾病の特性化が可能になっています。多組学アプローチは単一組学アプローチに比べて、複数のデータ間で一貫性と補完的な情報を捉えることができ、より正確かつ深くモデルを構築することができます。例えば、がんゲノム図譜（The Cancer Genome Atlas, TCGA）は、mRNA 発現、DNA メチル化、およびコピー数変異（...