Constructing an Acquired Trisomic Rescue Method Using Exosomes

• Project/Area Number: 20K06758
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45010:Genetics-related
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: WAKITA SACHIKO 三重大学, 医学部, 技術員 (20782981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 万里 三重大学, 医学部, 教務職員 (30176383)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: エクソソーム / 遺伝子編集 / iPS / iPS細胞 / 小核 / トリソミックレスキュー / ダウン症

Outline of Research at the Start

エクソソームドラッグデリバリーシステムを利用した後天的トリソミックレスキュー法を構築する。ダウン症候群（DS）における知的障害を改善させることが最終目的であるが、本課題では申請者らが作製中である21番染色体消去プラスミドにおいてトリソミックレスキュー効率を上げるための改良ならびにエクソソーム内封入方法の確立を行う。また、そのプラスミドを搭載したエクソソームがin vitroおよびin vivoの系においてDS由来iPS細胞のトリソミックレスキューを誘導出来るか否かを検証する。

Outline of Final Research Achievements

Experiments were conducted with the goal of establishing an acquired trisomic rescue method using an exosomal drug delivery system. However, it took time to purify a large number of exosomes, and we have not yet established an exosome delivery system.
After repeated improvements of chromosome 21 elimination plasmids, the CRISPR-Cas9 plasmid linked with gRNAs at 13 sites near the long arm telomere showed the highest efficiency (about 17%). Further improvement is needed to induce chromosome removal using dCas.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

後天的トリソミックレスキュー法の構築が確立されれば、染色体数的異常による合併症の根本的治療への足掛かりになると考えられる。本研究では、CRISPR/Casを用いたアレル特異的染色体消去法の改良を行い、効率の高いプラスミドを作製した。今後切断を伴わないアレル特異的染色体消去法の構築に繋がると期待される。

Research Products

• [Journal Article] Experimental method for haplotype phasing across the entire length of chromosome 21 in trisomy 21 cells using a chromosome elimination technique (2022)
  • Author(s): Sachiko Wakita, Mari Hara, Yasuji Kitabatake, Keiji Kawatani, Hiroki Kurahashi, Ryotaro Hashizume
  • Journal Title: Journal of human genetics Volume: 67 Issue: 10 Pages: 565-572
  • DOI: 10.1038/s10038-022-01049-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] CRISPR/Cas9システムの染色体削減と核型修正への応用 (2022)
  • Author(s): 橋詰令太郎、脇田幸子、原万里、澤田博文、竹林慎一郎、北畠康司、宮川世志幸、倉橋浩樹
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第67回大会
• [Presentation] CRISPR/Cas9 を用いた染色体切断による異数性細胞からの染色体除去は可能か？ (2022)
  • Author(s): 橋詰 令太郎
  • Organizer: 第111回日本病理学会総会
• [Presentation] CRISPR/Casシステムを用いた トリソミックレスキューの誘導 (2020)
  • Author(s): 脇田幸子、原万里、河谷沙由花、橋詰令太郎
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第65回大会