遺伝子編集酵素とゲノムのエンジニアリングの進歩：CRISPR/CAS9のオフターゲット効果の理解と取り扱い

過去数十年で、ヌクレアーゼの遺伝子工学で大きな進歩が達成されてきました。遺伝的に操作されたヌクレアーゼ、亜鉛フィンガーヌクレアーゼ、転写活性化因子のような（TAL）エフェクターヌクレアーゼ、およびCripspr/Cas9システムは、新しい遺伝子編集の新しい場を形成します。遺伝子編集効率またはターゲティング効果とターゲットオフ効果は、新しい酵素の有用性を評価する際の2つの主要な決定要因です。これらの遺伝子編集酵素を改善する際のエンジニアリング戦略、特にターゲット外の効果を最小限に抑える際のエンジニアリングは、このペーパーの焦点です。ゲノム修飾にこれらの遺伝子操作された酵素を使用する例については、より強力で有用な遺伝子編集酵素を得るための工学的努力の要件をよりよく理解するために説明します。さらに、自然に存在する抗CASタンパク質の同定は、ターゲットの効果を最小限に抑えるために使用されています。ヒト遺伝子治療における将来の応用を考慮して、これらのよく認識された遺伝子編集酵素の最適化と、より新規酵素の探索が両方とも必要です。人々が実質的にオフターゲット効果を持たない理想的な遺伝子編集システムを見つける前に、遺伝子治療を採用した臨床試験では、ターゲット外の効果をスクリーニングして特定するために使用される技術が重要です。

In the past decades, significant progresses have been achieved in genetic engineering of nucleases. Among the genetically engineered nucleases, zinc finger nucleases, transcription activator-like (TAL) effector nucleases, and CRIPSPR/Cas9 system form a new field of gene editing. The gene editing efficiency or targeting effect and the off-target effect are the two major determinant factors in evaluating the usefulness of a new enzyme. Engineering strategies in improving these gene editing enzymes, particularly in minimizing their off-target effects, are the focus of this paper. Examples of using these genetically engineered enzymes in genome modification are discussed in order to better understand the requirement of engineering efforts in obtaining more powerful and useful gene editing enzymes. In addition, the identification of naturally existed anti-Cas proteins has been employed in minimizing off-target effects. Considering the future application in human gene therapy, optimization of these well recognized gene editing enzymes and exploration of more novel enzymes are both required. Before people find an ideal gene editing system having virtually no off-target effect, technologies used to screen and identify off-target effects are of importance in clinical trials employing gene therapy.