エピジェネティック・サイレンサーは、DNA配列を変えることなく遺伝子を持続的にサイレンシングできる標的治療薬である。しかし、多くの既存サイレンサーは、常時活性なDNAメチルトランスフェラーゼ触媒ドメインの直接融合に依存しており、その結果としてオフターゲットのDNAメチル化や細胞毒性が生じ得る。これに対して、内在性DNAメチルトランスフェラーゼは、ADDという調節ドメインを含み、DNAメチル化が起こる前に許容的ヒストン状態の認識を必要とする。我々は、この逐次プルーフリーディングの論理をコンパクトなCasXベースのエピジェネティック抑制因子に再導入し、局所クロマチン状態を読み取ってからDNAメチル化を書き込むEpigenetic Long-term CasX Repressors（ELXRs）を作製した。ELXRsでは、抑制ドメインが活性クロマチンを、アロステリックなDNAメチルトランスフェラーゼを解放する状態へ変換する。これにより、標的部位へのDNAメチル化を優先的に制限する逐次的な多重ゲート処理が実現される。驚くべきことに、このプルーフリーディング機構を実装することで、特異性だけでなく活性も向上した。ELXRsは、オフターゲットメチル化を最大10倍低減し、DNMT3A依存的な増殖欠損を回復させた。さらにトランスクリプトーム解析では、最大150倍少ない遺伝子の発現異常が示され、複数の遺伝子座にわたって標的抑制が最大4倍増加した。マウスモデルでは、脂質ナノ粒子による送達によって、正確なプロモーターのメチル化を伴う強力で持続的なPCSK9サイレンシングが得られた。以上の結果は、逐次プルーフリーディングを通じて分子認識とエフェクター活性を結び付けることにより、特異性と活性の双方を同時に改善できることを示している。
https://doi.org/10.64898/2026.01.13.698514