Gene Editing — CRISPR — Process

ゲノム編集(CRISPR)の製造工程

ゲノム編集(CRISPR)は、CRISPR/Cas9などのヌクレアーゼで細胞ゲノムの狙った配列を切断し、ノックアウト(遺伝子の機能破壊)やノックイン(配列の挿入・置換)を導入する工程です。再生医療等製品では、他家CAR-Tの拒絶回避に向けたTCR/HLA関連遺伝子の破壊や、遺伝性疾患を対象とした造血幹細胞(HSC)の改変などに用いられ、細胞そのものを最終製品とするため編集の正確性と再現性が品質を直接左右します。

CRISPR/Cas9などで細胞の遺伝子を狙って改変(ノックアウト/ノックイン)する技術です。CAR-Tの他家化(拒絶回避)や、遺伝性疾患のHSC治療などに応用されます。

製造工程

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    標的に合わせgRNAを設計・合成

    編集したい遺伝子座に対応するガイドRNA(gRNA)を設計し、合成します。標的配列の選定では、オンターゲット活性に加えてヒトゲノム上の類似配列を考慮し、後工程で問題となるオフターゲット切断を抑えるスペーサー設計が重要です。他家化のためのTCR/HLA破壊や疾患関連座位の編集など、用途ごとに標的と編集様式(ノックアウト/ノックイン)が定まります。

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    Cas9とRNPを形成

    合成したgRNAとCas9タンパク質を試験管内で複合化し、リボヌクレオプロテイン(RNP)を形成します。プラスミドやウイルスでCas9を発現させる方式に比べ、RNPはタンパク質が一過性に作用してから速やかに分解されるため、ゲノムへの外来配列残存リスクやオフターゲットの蓄積を抑えやすい点が、細胞製品の品質設計上で選好されます。

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    電気穿孔で細胞へ導入

    形成したRNP(必要に応じてノックイン用のドナーDNAを併用)を、電気穿孔(エレクトロポレーション)により標的細胞へ導入します。T細胞やHSCのような初代細胞は導入が難しく、パルス条件は導入効率と細胞生存率・分化能の維持のトレードオフになるため、細胞種ごとの条件最適化とスケールアップ時の再現性確保が要点になります。

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    編集効率・オフターゲットを評価

    編集後の細胞集団について、目的座位の編集効率(ノックアウト率・ノックイン率)と、意図しない部位での切断(オフターゲット)や大規模欠失・転座などの構造変化を評価します。再生医療等製品では編集細胞が患者へ投与されるため、編集の正確性は安全性に直結し、デジタルPCRなどによる編集率やノックインの挿入コピー数の定量、配列解析を組み合わせて確認します。

品質管理(QC)の要点

QCでは、目的座位が意図どおり編集されているかという同一性・編集効率の確認に加え、オフターゲット切断や大規模欠失・染色体転座といった固有リスクの評価が中心となります。ノックインではデジタルPCRによる挿入コピー数の定量や挿入位置の確認、ノックアウトでは標的タンパク質の消失確認などを行い、編集の正確性を裏づけます。あわせて、編集後の細胞の生存率・目的機能(純度・力価に相当する活性)、Cas9等の残存、無菌性・マイコプラズマ・エンドトキシンを評価します。編集細胞が最終製品となるため、これらを工程内および製品リリース時の規格として設定することが求められます。

制度・規制の留意点

編集された細胞は再生医療等製品(加工細胞)として扱われ、自家/他家の区分や対象遺伝子改変の内容に応じて、製造はGCTP省令に基づくCPC等の管理環境で行う必要があります。CRISPR編集に固有の安全性論点として、オフターゲット変異・大規模ゲノム再構成・造腫瘍性リスクの評価が重視され、他家製品ではドナー由来の品質均一性や複数遺伝子改変に伴うリスクも考慮されます。設計段階から評価項目・規格を定め、関連指針に沿って妥当性を文書化することが品質保証上の留意点です。

このカテゴリーで使う装置・試薬・資材

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