人工遺伝子回路による体節組織形成の再構成と操作

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H03540
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 磯村 彰宏 京都大学, 医生物学研究所, 特定准教授 (70512466)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 合成生物学 / 人工遺伝子回路 / オルガノイド / 分節時計 / 光遺伝学

Outline of Annual Research Achievements

人工遺伝子回路を活用した合成生物学の発展は、広範な細胞機能の再構成や人工操作を可能にしてきた。しかし、哺乳動物細胞における動的かつ精緻な組織構築過程の操作に成功した例はほとんど報告されていない。これは、作製した人工遺伝子回路の動的特性を定量的に計測・評価することが困難で、人工回路の動作検証に有用な組織構築のモデル実験系が存在しなかったためと考えられる。もし、そのような一連の工程を実現する統合的なプラットフォームを整備することができれば、多細胞組織の動的な時空間パターンを制御・再構成するための革新的技術の確立に繋がると期待される。そこで本研究では、細胞自律的または非自律的に働く人工遺伝子回路を構築し、その動的特性を研究代表者が開発した遺伝子発現の光制御・光計測技術によって定量的に測定・評価する。そして、体節組織形成に必要な遺伝子回路を破壊した変異細胞集団の組織構築を、人工遺伝子回路によって回復させることを試みる。本年度は、細胞非自律的に働く人工遺伝子回路の機能性の検証をさらに進める目的で、複数の回路について変異細胞株を準備し、それぞれの機能を比較することを試みた。それぞれの変異株で回復検証実験を行い、生細胞イメージングやマーカー染色像などのデータを取得した。また、細胞自律的な人工遺伝子回路を作成するため、細胞内ダイナミクスの人工操作に有用な要素技術開発を行った。さらに、細胞自律的な回路の機能検証に有用な変異細胞の準備を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、細胞自律的な人工遺伝子回路を作成するための要素技術開発とそのための変異細胞を準備した。また、非自律的に働く人工遺伝子回路を実装した変異細胞株について、その機能性を検証する性能比較を行い、データを蓄積できた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、非自律的に働く人工遺伝子回路を用いた機能評価実験について取りまとめを行う。また、細胞自律的な人工遺伝子回路の検証実験に取り組む。