Research of Genetic Code Restoration Therapy-Restoration of Mutated RNAs by Artificial RNA Editing

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02067
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Tsukahara Toshifumi 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 名誉教授 (60207339)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹中 瑞樹 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10796163) ; 青木 吉嗣 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 遺伝子疾患治療研究部, 部長 (80534172)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: RNA編集 / 遺伝コード修復 / デアミナーゼ / ツノゴケ / DYWドメイン / GRPドメイン / DRHドメイン / PPR56

Outline of Final Research Achievements

Artificial RNA editing tools were improved by optimizing guide RNAs and using APOBEC3A, 3G, and the DYW domain of a hornwort PPR protein as enzymes to achieve RNA editing efficiencies of more than 50%, and were also successfully applied to disease cases by C-to-U restoration of the mutated ATP7a mRNA in the cells from a macular mouse due to T>C mutations.
GRP and DRH domains are homologous to the DYW domain and were isolated from hornwort, which exhibits significant U⇒C RNA editing. Then, it was found to possess amino group donor-dependent U⇒C and G⇒A conversion activities, respectively. Furthermore, using PPR56 for RNA recognition showed that U⇒C and G⇒A base conversion are possible in HEK293 cells using GRP or DRH domains.

Free Research Field

生化学、分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた様々な結果によって、RNA内の変異塩基の脱アミノ化あるいはアミノ転移によって遺伝コードを変換するRNA編集を人為的に再現することで、点変異したRNAを標的に、遺伝コードを細胞内で部位特異的に変換・修復による疾患治療が可能であることが示され、編集効率の高い人為的RNA編集ツールの開発で、A⇒I(G)およびC⇒U RNA編集では疾患治療に有効なレベルのツール開発に成功した。さらにツノゴケ由来のGRPあるいはDRHドメインによってHEK293細胞内でのU⇒C及びG⇒A変換にも成功した。GRP及びDRHドメインについては世界初の発見であり、学術的にも高い意義が認められる。