TECHNOLOGIES
独自の技術

Target-AID®、Target-G®技術概要

Proprietary technology

独自の技術 Technologies

バイオパレットのコア技術は、DNAを切断しない新しいゲノム編集(切らないゲノム編集®)です。これは、CRISPR/Cas9に代表される従来のゲノム編集がヌクレアーゼによるDNA二本鎖の切断を前提としているのに対して、切らないゲノム編集®は塩基の変換を誘導する酵素(塩基変換酵素)により点変異を導入する技術です。

より具体的には、CRISPRシステムのCas9タンパク質が有するヌクレアーゼ活性を不活性化し(dCas9またはnCas9)、塩基変換酵素と複合体を形成させることで、配列特異的にDNA上の特定領域に塩基変換酵素を作用させて点変異を導入するもので、この技術は一般的には塩基編集と呼ばれるようになってきています。バイオパレットでは、塩基変換酵素の種類により、Target-AID®およびTarget-G®という2種類の塩基編集技術を有しています。

Bio Palette’s core technology is a new type of genome editing that does not involve DNA cleavage (“Non-Cutting” genome editing). While conventional genome editing using techniques such as CRISPR/Cas9 requires the DNA double strand to be cleaved with nuclease, “Non-Cutting” genome editing introduces point mutations using enzymes that induce base conversion (base converting enzymes).

More specifically, by inactivating the nuclease activity of the Cas9 protein in the CRISPR system (dCas9 or nCas9) and forming a complex with a base converting enzyme, it introduces point mutations by causing base converting enzyme to act on a specific DNA region in a sequence-specific manner. This technology has become generally known as base editing. Bio Palette has two types of base editing technology, Target-AID® and Target-G®, each using a different type of base converting enzyme.

Target-AID®

Target-AID®は、DNA上の標的部位にピンポイントかつ特定パターンの塩基置換を起こす技術です。

Target-AID®では、塩基変換酵素として脱アミノ化活性を有するシチジンデアミナーゼ(Activation-induced cytidine deaminase: AID)を使用します。シトシンは脱アミノ化されるとウラシルへ変換され、RNA塩基であるウラシルがDNA上ではチミンとして認識されることで、結果的にシトシンがチミンに変換されます。CRISPRシステムによって形成される標的領域の一本鎖DNAが露出した部分にのみAIDが作用するため、非常に特異的な範囲(5 bp以内)のシトシン(C)をチミン(T)に変換することができます。

Target-G®

Target-G®は、DNA上の一定範囲にランダムな塩基置換を起こす技術です。

Target-G®では、塩基変換酵素として脱塩基(塩基除去)反応を誘導するグリコシラーゼを使用します。脱塩基が生じた部分には任意の塩基が補充されるため、ランダムな塩基置換が起こります。グリコシラーゼの特性上、Target-G®は標的化した領域を中心として約1,000 bpの範囲に作用します。一定の領域にランダム変異を入れてバリエーション化することで、変異体ライブラリ作成や進化工学育種に利用できます。

Target-AID®とTarget-G®の比較

コア技術塩基変換酵素作用領域効果
Target-AID®デアミナーゼ
(脱アミノ化反応)
5 bp以内の領域特定パターンの塩基置換
(ピンポイント点変異)
Target-G®グリコシラーゼ
(脱塩基反応)
1 kbp程度の領域ランダムな塩基置換
(バリエーション化)

Target-AID®

Target-AID® is a technology that causes base replacement in a specific pattern at a pinpointed target site in the DNA.

Target-AID® uses cytidine deaminase (activation-induced cytidine deaminase: AID), which has deamination activity, as a base converting enzyme. When cytosine is deaminated, it is converted to the RNA base uracil, which is recognized as thymine in DNA, and as a result, it is converted to thymine. Since AID acts only on the section of exposed single-strand DNA in the target region formed by the CRISPR system, it can convert cytosine (C) to thymine (T) within an extremely specific range (within 5 bp).

Target-G®

Target-G® is a technology that causes random base conversion within a certain range in the DNA.

Target-G® uses glycosylase, which induces an abasic (base excision) reaction, as a base converting enzyme. Since the parts where base excision occurs can be replenished with any base, random base conversion occurs. Because of the characteristics of glycosylase, Target-G® acts on ranges of approximately 1,000 bp around targeted regions. It is used for the creation of mutant libraries or for evolutionary engineering, by creating variation due to the introduction of random mutations within a certain region.

Comparison between Target-AID® and Target-G®

Core technologyBase converting enzymeRegion of actionEffect
Target-AID®Deaminase
(deamination reaction)
Region within 5 bpBase conversion in a specific pattern
(pinpoint mutation)
Target-G®Glycosylase
(base excision reaction)
Region of around 1 kbpRandom base replacement
(creating variation)

切らないゲノム編集®の主なメリットと応用イメージ

The main advantages of “Non-Cutting” genome editing and an illustration of its applications

切らないゲノム編集 Non-Cutting Genome Editing

切るゲノム編集であるCRISPR/Cas9は、DNA上の特定領域を標的化して遺伝子を編集するツールとして極めて革新的な技術です。CRISPR/Cas9の各種分野での産業応用が試みられる中で、技術の改善検討が世界中で進められ、より実用的な技術が誕生してきています。切らないゲノム編集®もCRISPR/Cas9を進歩させた技術です。

切らないゲノム編集®の特徴は、DNA二本鎖の切断に起因する制約や課題を回避することができる点にあります。

  • 切断DNAの細胞による修復機構を利用して編集を行う場合、一定の不確実性の下で編集結果が得られます(点変異、欠失、挿入などが入り混じった結果となる)。一方で、塩基編集は、基本的には点変異のみを生じ、精密性が非常に長けています。
  • 染色体切断が大きなストレスとなる細胞(細菌等)においても塩基編集を適用できます。細胞毒性が低いという点が塩基編集の特徴のひとつです。
  • 細胞毒性の低さと関連し、塩基編集では多箇所を同時に編集することができます。大腸菌を対象として同時に20箇所以上を標的化できることが実証されています。
切らないゲノム編集®の主なメリット応用
1 正確・精密に一塩基単位での編集ができる(意図しない変異導入がほとんどない) 正確な遺伝子編集が求められるセラピューティクスや創薬ツールの分野における応用
2 微生物を含む多様な生物種を対象とできる 切るゲノム編集の適用が困難であった生物種への対象拡大(特に細菌等の微生物の育種における応用)
3 多箇所の同時編集ができる 多様な変異体の作製が求められる機能性微生物や有用作物の育種の効率化
全ゲノムを対象とする網羅的遺伝子解析など基盤的研究ツールとしての応用

CRISPR/Cas9, which is genome editing with cutting, is an extremely innovative technology providing a tool for editing genes in targeted specific regions of DNA. While the industrial application of CRISPR/Cas9 is being attempted in a range of fields, studies to improve the technology are being pursued around the world, leading to the birth of more practical technologies. “Non-Cutting” genome editing is one of these technologies developed from advancements based on CRISPR/Cas9.

The special characteristic of “Non-Cutting” genome editing is that it can avoid the limitations and issues that arise from the cleavage of the DNA double strand.

  • If editing is performed using the repair mechanism of the cleaved DNA cells, editing results with some degree of uncertainty are obtained (the results contain a mixture of changes including point mutations, deletions and insertions). On the other hand, in principle, base editing produces only point mutations, and has extremely high precision.
  • Base editing can also be used on cells (such as bacteria) on which chromosome cleavage would exert great stress. Low cytotoxicity is one of the characteristics of base editing.
  • An ability of base editing relating to its low cytotoxicity is that multiple locations can be edited at once. It has been proven that in Escherichia coli, at least 20 locations can be targeted at once.
Main advantages of “Non-Cutting” genome editingAnticipated applications
1 Accurate and precise editing can be performed, a single base at a time(There is almost no introduction of unintended mutations) Application to fields such as therapeutics or drug discovery tools, which require accurate gene editing
2 It can be used in a variety of biological species, including microorganisms Broadening of applications to microorganisms in which the use of genome editing with cutting is difficult (in particular, applications in cultivating microorganisms such as bacteria)
3 Multiple locations can be edited at once More efficient cultivation of functional microorganisms or useful crops that require production of a variety of mutant forms
Application in fundamental research tools, for example comprehensive genetic analysis of whole genomes

知財戦略

Intellectual property strategy

知財戦略
Intellectual property strategy
CLOSE

ゲノム編集技術を産業利用する上で重要となる特許は、少数の研究機関によって確保されています。世界のゲノム編集のスタンダードとなっているCRISPR/Cas9は、カリフォルニア大学バークレー校とブロード研究所(ハーバード大学とマサチューセッツ工科大学の研究機関)が基本的な特許を有しています。一方、デアミナーゼによる塩基編集についても、神戸大学とハーバード大学がそれぞれ独自に実証し、それぞれが基本的な知的財産を有しています。

バイオパレットは神戸大学との密な連携のもと、神戸大学が特許出願済みのTarget-AID®、Target-G®およびその他の関連技術について、各国での権利化を進めています。また、各応用分野における新たな技術開発を神戸大学との連携のもと行っています。さらに、米国を中心とする有力機関との戦略的アライアンスによって、事業展開を見据えた上で知財ポートフォリオを拡充・構築しています。

戦略的アライアンスの一例が、Human Therapeutics分野においてハーバード大学の塩基編集の事業化を目指すBeam Therapeuticsと締結した独占的クロスライセンス契約です。Beam Therapeuticsは、ハーバード大学の他、ブロード研究所(MIT)、マサチューセッツ総合病院、Editas Medicineからゲノム編集関連技術の実施許諾を受けて、塩基編集の事業化に取り組んでいます。この契約によってバイオパレットは、Microbiome Therapeutics分野において、Beam Therapeuticsの有する知的財産を独占的に使用することができます。

The important patents for industrial use of genome editing technology have been acquired by a small number of research institutions. The basic patents for the world standard in genome editing, CRISPR/Cas9, are held by the University of California at Berkeley and the Broad Institute (a research institution of Harvard University and the Massachusetts Institute of Technology). On the other hand, base editing using deaminase has been demonstrated independently by Kobe University and Harvard University, and each has basic intellectual property for this technology.

Bio Palette is working in close coordination with Kobe University to secure rights in different countries for Target-AID®, Target-G® and other related technologies, for which Kobe University has made patent applications. We are also working in coordination with Kobe University on developing new technologies in applicable fields. In addition, we are broadening and constructing an intellectual property portfolio with a view to developing our business through strategic alliances with influential institutions, mainly in the US.

One example of our strategic alliances is an exclusive cross-licensing agreement with Beam Therapeutics, which aims to commercialize Harvard University’s base editing in the field of human therapeutics. In addition to Harvard University, Beam Therapeutics has also licensed related genome editing technology from Broad Institute (MIT), Massachusetts General Hospital and Editas Medicine, and is working on commercializing base editing. This agreement gives Bio Palette exclusive use of the intellectual property owned by Beam Therapeutics in the field of microbiome therapeutics in Asia.

論文情報

Article information

  1. Nishida K, Arazoe T, Yachie N, Banno S, Kakimoto M, Tabata M, Mochizuki M, Miyabe A, Araki M, Hara KY, Shimatani Z, Kondo A, Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune systems. Science, 16 Sep 2016: Vol. 353, Issue 6305, aaf8729
  2. Shimatani Z, Kashojiya S, Takayama M, Terada R, Arazoe T, Ishii H, Teramura H, Yamamoto T, Komatsu H, Miura K, Ezura H, Nishida K, Ariizumi T, Kondo A, Targeted base editing in rice and tomato using a CRISPR-Cas9 cytidine deaminase fusion. Nature Biotechnology, volume 35, pages 441–443 (2017)
  3. Banno S, Nishida K, Arazoe T, Mitsunobu H, Kondo A, Deaminase-mediated multiplex genome editing in Escherichia coli. Nature Microbiology, volume 3, pages 423–429 (2018)
パートナーシップの問合せPartnering Request