郵便局員が個人的に各家にチラシを配達する代わりに、各街区のボランティアに手紙を届け、ボランティアがそれをコピーして近所の人に配るということを想像してみてください。その郵便局員は、この方法で劇的に多くの家にチラシを配達するでしょう。生物学者らは、同様のアプローチにより、あらゆる種類の症状の治療における遺伝子編集を改善できると期待している。

その考えは、最初に送達された体内の各細胞が遺伝子編集機構のコピーを大量に作成し、そのほとんどを隣接する細胞に渡して効果を増大させるというものである。これは、より多くの細胞の DNA に疾患を修飾する変化が加えられる可能性があることを意味します。

カリフォルニア大学バークレー校の Wayne Ngo 氏とその同僚 (CRISPR 遺伝子編集の先駆者である Jennifer Doudna 氏を含む) は、マウスを使った実験で、このアプローチを使用して編集された肝細胞の数を 3 倍にすることに成功しました。

「本質的に私たちがやっていることは、命令を受け取った最初の細胞に、パッケージングする小さな脂質粒子を作るように命令していることです。 [the CRISPR machinery] この場合、最初のセルは、これらの小さなパケットを他のセルに送信できる工場になります」と Ngo 氏は言います。

鎌状赤血球症に対して最初に承認された CRISPR 治療法では、血液幹細胞を人から抽出し、体外で編集してから置き換えます。しかし、これは個別の治療法であるため、非常に高価です。進行中のいくつかの試験では、多くの人に効果がある遺伝子エディターを使用して体内の細胞を直接編集することが含まれています。

より大きな課題は、体内の特定の細胞の十分な割合に CRISPR 機構を送達する方法を見つけることです。 「鎌状赤血球症を治療するには、約 20 パーセントを編集する必要があることがわかっています。 [blood] 「幹細胞です。その 20% に到達するのは非常に困難でした。」と Ngo 氏は言います。

これは、最初の送達で血液幹細胞の 10 パーセントにのみ到達しても、これを局所的に 30 パーセントまで増加させることができれば、成功と失敗の違いが生じる可能性があることを意味します。

増幅を達成するために、Ngo 氏はウイルスが細胞から逃れるのを助けるタンパク質に注目しました。これらのタンパク質は細胞内で形成されると、細胞膜と結合し、また互いに結合して小さな嚢または小胞を形成し、1 つの細胞から離れて他の細胞に付着することができます。

これらのウイルスタンパク質が CRISPR Cas9 遺伝子編集タンパク質に物理的に結合すると、Cas9 タンパク質とそれを標的に運ぶ RNA が小胞にパッケージングされ、他の細胞に輸送されます。

このアイデアを検証するために、研究チームは Cas9 ウイルスタンパク質をコードする DNA の断片を作成しました。 DNA をマウスの肝臓に圧力をかけて注入したところ、細胞の 4 パーセントしか侵入できませんでしたが、全体では 12 パーセントの細胞が遺伝子編集されました。

遺伝子編集機械が人々に届けられ、他の手段で治療が行われるようになるだろう。注入法は原理を証明するためにのみ使用されました。 「これは特に効率的というわけではありませんが、私たちのシステムが違いを生むことを示しています」と Ngo 氏は言います。 「3倍増幅は、始めるのに最適な場所です。これにより、現在の送達システムのいくつかは、特定の疾患の治療に非常に適していると思います。さらに優れたものがあるかもしれません。そのため、私たちはそのための戦略を積極的に模索しています。」

効率の向上に加えて、遺伝子編集の強化により、より低用量の使用が可能になり、治療がより安全になる可能性があります。

生物学者らは、こうした小胞発芽アプローチを何十年も研究してきたが、ゴ氏のチームは、動物で遺伝子編集を行うことによってそれを実証した最初の研究者になる可能性がある、とキャンベラのオーストラリア国立大学のガエタン・ブルジオ氏は言う。しかし、ブルジオ氏は、研究者らは結果を確認するためにさらに多くの作業を行う必要があると述べた。 「彼らの主張を実際に実証するには、適切な管理と措置を導入する必要がある」と彼は言う。

実験的な自己増幅型 mRNA ワクチンはすでに存在しており、mRNA はワクチン mRNA のコピーをより多く作る機構のコードを細胞に提供します。必要な用量が少なくて済むため、mRNA ワクチンをより安全で安価にするという考えです。ただし、この場合、余分な mRNA は、それが作られる細胞内に残ります。