2018 Fiscal Year Annual Research Report
Pacemaker activity generated by in vivo genome editing
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16K19393
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
井原 健介 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教 (50770210)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 生物学的ペースメーカ / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心拍数が遅くなりふらつきや失神を生じる徐脈性不整脈に対する治療法は、現代医学では機械式のペースメーカを植え込む手術しかなく、そのバッテリー交換のため繰り返しの手術が必要となる。その問題点を解決するため、本来ペースメーカ細胞でない心筋細胞からペースメーカ細胞を生み出すという生物学的なペースメーカを作成する研究が行われているが、長期的なペースメーカ活動が得られず臨床応用されていない。今回我々は遺伝子を自由に書き換えることができるゲノム編集技術であるCRISPR技術を応用し、心筋細胞の電気的活動を司る重要な遺伝子の一つであるKcnj2遺伝子に対するCRISPRを作成、マウス心筋に直接注射することにより生体内でKcnj2遺伝子をノックアウトして生物学的ペースメーカを作成することに成功した。遺伝子情報を書き換えているためその効果は永続的であることが期待されたが、ペースメーカ作成後6カ月ではペースメーカ活動が減弱・消失していた。検討の結果、作成後6カ月では予想通り遺伝子情報は書き換えられたままであったが、遺伝子が書き換えられたことにより長期的に心筋細胞自体の電気興奮性が変化しペースメーカ活動を生じなくなっていたと考えられた。
長期的なペースメーカ活動性を得るために、抜本的に実験計画を見直し、Kcnj2遺伝子のノックアウトではなく心筋細胞に自発的な電気活動をもたらすペースメーカ遺伝子のノックインを行うこととし、結果として長期的に安定した遺伝子発現に成功した。
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