ナノカプセルでミトコンドリアのゲノム編集に成功

～ミトコンドリア遺伝子疾患治療に向けた新規技術の開発～

2025（令和7）年6月19日
北海道大学
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

ゲノム編集装置をミトコンドリアへ直接送達するナノカプセル（MITO-Porter）を開発。
ミトコンドリア内でのゲノム特異的切断に成功し、遺伝子疾患治療への応用に期待。
ドイツ、アラブ首長国連邦の大学との国際共同研究による成果。

北海道大学 大学院薬学研究院の山田 勇磨 教授、同 大学院薬学研究院 修士課程の野呂田 楓氏（研究当時）、リューベック大学（ドイツ）の廣瀬 みさ 主任研究者らの共同研究グループは、ミトコンドリア標的型ナノカプセル（MITO-Porter）を用いてCRISPR/Cas9ゲノム編集装置（RNP）を哺乳類細胞のミトコンドリア内に直接送達し、特定の遺伝子変異を標的としたミトコンドリアDNA（mtDNA）のゲノム編集に成功しました。
ミトコンドリアDNAの変異は、さまざまな難治性疾患の原因となることが知られていますが、その二重膜構造がゲノム編集装置の導入を困難にしてきました。本研究では、独自開発したMITO-PorterにCRISPR/Cas9の複合体を搭載し、哺乳類細胞のミトコンドリア内へ直接送り込むことに初めて成功しました。
研究グループはまずマイクロ流体デバイスを用いてナノカプセルを調製し、これにより均一かつ再現性の高いナノ粒子製剤を作成しました。次に、このナノカプセルをミトコンドリア変異細胞モデルに適用し、mtDNA内の特定変異（m.7778G>T）部位のゲノム特異的切断を実現しました。さらに、ヒト細胞（HeLa細胞）においても同様の成功を確認しました。
本研究成果は、ミトコンドリア遺伝子疾患の根治的治療法開発に貢献し、安全かつ効果的なゲノム編集技術の臨床応用に向けた重要な一歩となります。
なお、本研究成果は、日本時間2025年6月19日（木）公開の「Scientific Reports」誌にオンライン掲載されました。
本研究は、文部科学省・日本学術振興会 科学研究費助成事業・基盤研究A「ミトコンドリア遺伝子治療を実現するゲノム編集技術の創出」（JP23H00541）、基盤研究S「LNPとスマートポリマーが創るコアシェル構造を有する活性型mRNA送達システム」（JP23H05451)及び学術変革領域研究A「細胞内共生オルガネラのゲノム制御」（JP24H02270、JP24H02272)、科学技術振興機構（JST） 創発的研究支援事業「ミトコンドリア人工共生が拓く新しい細胞生物学」（JPMJFR203X）、German Research Foundation (HI1813/7-1)の支援を受けて実施されました。

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（816KB）

＜論文タイトル＞

“Lipid nanoparticle delivery of the CRISPR/Cas9 system directly into the mitochondria of cells carrying m.7778G>T mutation in mtDNA (mt-Atp8)”

DOI：10.1038/s41598-025-03671-8

問い合わせ先

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山田 勇磨（ヤマダ ユウマ）
北海道大学 大学院薬学研究院 教授
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