タンパク質核酸言語モデル支援による精密かつコンパクトなアデニン塩基エディターのデザイン

科学分野:

• バイオテクノロジー
• 遺伝子編集
• 分子生物学

背景:

• アデニン塩基エディター（ABE）は遺伝子治療に不可欠ですが、ABE8eのような既存の高効率バージョンには限界があります。
• ABE8eは過剰なバイスタンダーおよびオフターゲット編集イベントを示し、サイズが大きいため臨床応用が妨げられています。

研究 の 目的:

• 高活性、縮小された編集ウィンドウ、および縮小されたサイズを持つ改良型アデニン塩基エディター（ABE）を設計すること。
• 強化された遺伝子治療アプリケーションにおける現在のABE技術の限界を克服すること。

主な方法:

• ABE設計のための事前トレーニング済みタンパク質-核酸制約言語モデル（PNLM）の開発。
• 最適化された編集特性を持つ最小ABE8eバリアントであるPNLM-pcABEのエンジニアリング。
• HEK293T細胞におけるPNLM-pcABEの活性、編集ウィンドウ精度、およびオフターゲット効果の評価。

主要な成果:

• 工学的に設計されたPNLM-pcABEは、ABE8eと比較してサイズが27%縮小されました。
• PNLM-pcABEは、精密な3ヌクレオチド編集ウィンドウと最小限のオフターゲットイベントで高い活性を示しました。
• ABE8eと比較して、病原性変異の修正において最大133.5倍の精度向上が達成されました。
• 脂質ナノ粒子（LNP）送達を用いた、望ましい塩基変異を持つアルビノマウスモデル（効率約100%）の成功裏の生成と、in vivoでのPCSK9発現の大幅な低下。

結論:

• 新規PNLM-pcABEは、精度とサイズの縮小を強化したABE技術における重要な進歩を表します。
• PNLM-pcABEは、精密な遺伝子治療アプリケーションおよび効率的な疾患モデリングに大きな可能性を示しています。
• この言語モデル駆動型アプローチは、次世代遺伝子編集ツールのエンジニアリングのための強力な戦略を提供します。