| Project/Area Number |
22K14781
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 37010:Bio-related chemistry
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Industrial Sclence and Technology |
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Principal Investigator |
Otabe Takahiro 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「光スイッチ医療創出」プロジェクト, 研究員(任期有) (90758880)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 光制御技術 / CRISPR-Casシステム / Cas13 / RNA編集 / RNAノックダウン / ノックダウン |
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| Outline of Research at the Start |
ゲノム編集は、二本鎖DNAの切断反応を伴う不可逆な反応であり、編集したDNAの機能を恒久的に変えてしまう。そのため、生体高分子が時空間的に複雑に関与する生命現象を理解し、制御する目的には向かない。一方で、RNAは可逆的であり、タンパク質の設計図としての役割だけでなく、RNA自身が、特定の細胞や組織の中で、時々刻々と発現を変化させていることで、遺伝性疾患の原因や細胞機能といった生命現象に深く関与しているので、RNAの機能を時空間特異的かつ反復的に制御する技術開発が必要である。本研究では、RNA標的型CRISPR-CasシステムであるCas13タンパク質の働きを光で操作する技術の開発を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
Genome editing involving DNA cleavage reactions is an irreversible reaction that permanently alters the edited DNA function, making it unsuitable to control biological phenomena in which biomolecules are intricately involved in a spatiotemporal manner.
In this study, we developed a light-regulated RNA-targeted CRISPR-Cas system as a spatiotemporal controllable RNA editing technology, based on the Cas13 protein from Ruminococcus flavefaciens strain XPD3002, which can be light-operated and used to control reporter genes and endogenous genes in a blue light-dependent RNA knockdown of reporter genes and endogenous genes. In vivo application was also verified. RNA knockdown of reporter genes was successfully achieved in mouse liver.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
可逆的な分子であるRNAは、時空間的な変化に伴い、細胞や組織中での発現が時々刻々と変化することが、疾患や発生・分化といった生命現象に結びついている。RNA機能を時空間制御する技術が確立されれば、生命現象を解明する手助けになる。既存技術としてRNAノックダウンやエクソンスキップによって発現を制御するRNA干渉がある。しかし、RNA干渉は、時空間的な制御が難しく、抗標的により望まないRNA機能まで阻害する。RNA干渉では困難な時空間精度で可逆的かつ反復的にRNA編集する技術が確立すれば、RNA修飾や書き換え技術と組合せて、生命科学研究だけでなく医療応用やゲノム編集に代わるし技術として期待できる。
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