21番染色体の染色体が1本過剰になることで引き起こされる
三重大学を中心とした研究グループは、ダウン症候群の患者さん由来細胞から過剰な21番染色体を除去する手法を開発したことを発表しました。
ダウン症候群は、ヒトの各細胞にある23対の染色体のうち、21番染色体が1本過剰となることによる疾患です。通常2本ずつ存在する染色体が3本となっている状態をトリソミーと呼び、ダウン症候群では21番染色体のトリソミーが原因で、知的発達障害などのさまざまな症状が引き起こされます。ダウン症候群の発生頻度は、およそ700人の出生に1人とされ、医療の発展によりダウン症候群患者さんの寿命は現在60歳を超え、その他の要因とともに、患者さんの数は国際的に増加傾向にあります。しかし、過剰な染色体そのものを細胞から有効に消去する技術はまだありません。
研究グループは、患者さん由来のiPS細胞とゲノム編集技術を用いて、3本ある21番染色体のうち特定の1本だけを除去する方法の開発を試みました。
過剰染色体を消去した細胞、遺伝子発現や細胞増殖速度は正常に戻る
研究グループはまず、ダウン症候群患者さんの皮膚から線維芽細胞と呼ばれる細胞を採取し、患者さん由来のiPS細胞を樹立、このiPS細胞を用いてゲノム編集のために必要なCRISPR-Cas9認識配列を明らかにしました。この配列をもとに、標的となる21番染色体を複数箇所で切断するシステムを構築しました。
次に、患者さん由来のiPS細胞でこのゲノム編集システムを用いたところ、最大37.5％の頻度で標的染色体を細胞から消去することに成功しました。ゲノム編集を行った細胞の詳細を調べたところ、染色体消去率は染色体の切断数に比例していることがわかりました。また、遺伝子修復機能をもつ遺伝子を一時的に抑制することで染色体消去率が上昇すること、標的染色体の消去に重要な切断箇所（アレル特異的切断）も明らかになりました。
研究グループはさらに、染色体の消去を行った細胞で、遺伝子発現パターン、細胞増殖速度、活性酸素処理能などの細胞特性が正常化していることも明らかにしました。加えて、iPS細胞以外の細胞（線維芽細胞）や、非分裂細胞においても、このシステムを用いて染色体の消去が可能である可能性が示されました。
その一方、この技術では、標的染色体が消去されなかった場合、その染色体において、DNAの二本鎖切断でよく見られるような欠失・挿入・逆位などの変異が高頻度で導入されるという課題があります。
研究グループは、今後は、細胞レベルにおいて切断に依存しない方法でのより安全な染色体消去技術の構築が必要と考えている、と述べています。（遺伝性疾患プラス編集部）
