この HP で何度も紹介してきたように、レット症候群は X染色体上の MECP2 遺伝子に、生殖細胞の発生過程で突然変異が入った女児に起こる病気で、発達異常や運動障害など様々な神経症状が特徴になる。従って、病気の根本的治療は、遺伝子から突然変異を除いて正常化することだが、X 染色体遺伝子の場合、もう一つの方法がある。

一般に X 染色体は発生過程で片方が遺伝子発現できないようにエピジェネティックな抑制が起こるため、一つの細胞で働くのはどちらか片方の X 染色体になっている。従ってレット症候群の場合、細胞の半分は正常の MECP2 遺伝子が発現し、もう半分で遺伝子欠損が起こった状態になっている。すなわち、レット症候群の異常は、正常細胞の中に MECP2 が欠損した細胞が混じっていることで起こる。そこで浮上するのが、MECP2 変異 X 染色体を発現した細胞で、不活化されている方の X 染色体上の MECP2 遺伝子を活性化して、細胞レベルで MECP2 発現を正常化するという治療法だ。幸い、X 染色体不活化のメカニズムは詳しく解析されており、標的は明瞭だ。

今日紹介するコロンビア大学からの論文は、レット症候群からの iPS 細胞を用いて、不活化された方の遺伝子を CRISPR/Cas を用いた再活性化する方法の開発で１月１８日号 Science Translational Medicine に掲載された。タイトルは「Multiplex epigenome editing of MECP2 to rescue Rett syndrome neurons（レット症候群の神経を正常化するための複合的エピゲノム編集）」だ。

X 染色体不活化の最終結果は、遺伝子発現に必要な領域がメチル化により完全に不活性になることだ。従って MECP2 遺伝子領域の DNA からメチル基を除いて、使えるようにするというアイデアはおそらく多くの研究グループが行っていると思う。この研究でもまず、メチル化を除去する働きのあるTET遺伝子を遺伝子切断活性を除いた Cas9 と結合させ、ガイドとともに細胞へ導入することで、基本的には不活化された方の X 染色体だけで遺伝子発現の活性化が起こることを明らかにしている。

個々で問題になるのは効率と特異性で、他の遺伝子領域を活性化したりすると大変なことになる。幸い、この研究で調べられた限りでは、操作により変化するのはほぼ MECP2 だけで、全くないとは言えないが、非特異的な作用による危険性はほとんど認められないと結論している。

次の問題は効率で、分化した神経細胞をCas-Tetで処理してもメチル化が外れるスピードは遅く、またたかだか２割程度の細胞でMECP2の発現が復活し、神経活動が元に戻るだけだ。

そこで、さらにこの部位が不活化されるときのエピジェネティック過程を精査し、再活性化がうまくいった場合MECP2遺伝子領域でCTCFと呼ばれる分子が結合していることを発見する。そこで、Cas-Tetだけでなく、MECP2領域にガイドできるCpf1(Cas9と同じような物と考えてもらったらいい)にCTCFを結合させた遺伝子ベクターを開発し、Cas-Tetとともに細胞に導入すると6割のX染色体で再活性化が起こることを明らかにしている。

以上が結果で、臨床応用までは長い道のりがあるとは思うが、メチル化された DNA だけでなく、CTCF 結合まで因数分解が出来ることで、この治療法開発のためにやるべきことはかなり整理することができた。しかしまだ４割以上の細胞がそのまま操作できずに残っているので、さらに改良が進むことを期待したい。