2018 Fiscal Year Annual Research Report
人工RNPナノシステムを活用した細胞プログラミング技術の創出
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15H05722
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
齊藤 博英 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (20423014)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | RNA / RNP / 合成生物学 / 幹細胞 / 再生医療 / 遺伝子回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、(1) RNAスイッチによる標的細胞の選別と運命制御、(2) タンパク質の細胞内空間配置を制御する人工RNAナノ構造体の設計と構築、(3) 生細胞内における人工RNPシステム進化系の創出、の3つの課題の達成を通して、細胞内の状態に応じた自律的な遺伝子操作を実現し、安全かつ精密な細胞運命制御技術を開発することを目的としている。
本年度は、(1) マイクロRNA応答人工mRNAをより広汎な細胞種に適用可能とし、様々な治療に対応できる移植用細胞の選別や、分化 やがん化といった生命現象の解明に繋げることを目的とした。具体的には、入力因子である様々なマイクロRNAに応答するスイッチの多様化を行った。マイクロRNA応答性の人工mRNAライブラリー約700種を用いて、様々な細胞種において特異的に活性が高いマイクロRNAを同定した。さらに、本技術で同定したマイクロRNAにより、 RNAによる細胞運命の変換技術を開発した。 次に、出力因子の多様化を行った。さらに、マイクロRNAを検知して目的遺伝子の発現を促進または抑制するスイッチを組み合わせて、標的細胞以外を死滅させるシステムを構築し、このシステムを用いて大量の標的細胞を安全に調製する工程を確立した。 次に、(2) タンパク質の細胞内空間配置を制御する人工RNAナノ構造体の設計と構築を目指した。環境に応じて構造を変化できる、様々な機能性RNAナノ構造体を構築し、幹細胞やがん細胞内で発現する特定のタンパク質を検知し、目的のシグナルを出力できるRNAナノ構造体を構築した さらに、(3)RNA構造ライブラリを網羅的に取得できる新技術を開発し、生細胞内で機能するRNP相互作用を同定できるシステムの開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目的に掲げた項目はほぼ全て予定通りに達成できた。項目(1)に関しては、RNAスイッチライブラリにより、様々な細胞で活性の高いマイクロRNAを同定することに成功しており、このマイクロRNAが標的細胞を選別するとともに、細胞の運命変換を実行するKey moleculeとなることも見出し、論文投稿準備中である。項目(2)に関しては、タンパク質を検知し、細胞内シグナル伝達を制御できる人工RNAナノ構造体の構築に成功している。項目(3)に関して、当初計画に記載の、細胞内RNPシステム進化系の推進は本年度計画に変更が生じたが、将来的に本研究で使用しうるRNPの相互作用解析技術を開発した。その結果、RNP相互作用モチーフの情報を網羅的に取得できる新技術の開発に至り、がん細胞や幹細胞で機能するLin28といったタンパク質に結合する新規RNAモチーフを取得することに成功した。これらのモチーフを活用することで、細胞内で機能する人工RNPシステム進化系や人工遺伝子回路の構築に繋がる。以上のように、本研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
RNAスイッチ技術による細胞制御に関しては、細胞の状態に応じて、目的の細胞を効率良く純化、制御できる方法を確立する。具体的には、たんぱく質やRNAといった複数の因子を同時に検知できる新たなRNAスイッチを開発するとともに、RNAからなる精密な人工遺伝子回路を構築することで、様々な分化細胞や幹細胞、がん細胞等を識別、制御できるシステムを開発する。RNA構造体に関しては、タンパク質に応答するシステムの開発に成功したので、低分子に応答し、その形態や機能を制御する「リボスイッチナノ構造体」を設計、開発する。また、人工RNAライブラリを拡張し、翻訳制御因子や低分子に結合するRNAモチーフを同定することで、細胞内で機能する人工翻訳制御システムを新たに開発する。
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Research Products
(46 results)
