細胞質因子検出 RNA 回路による細胞分画法の開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25870355
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 遠藤 慧 東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (40626074)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: mRNA / miRNA / 遺伝子スイッチ / 細胞分画 / 合成生物学 / 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、細胞の医療応用のために目的とする細胞を細胞内の情報に基づいて分離・精製するための新規手法の開発に取り組んだ。特に、人工的な遺伝子を細胞に導入しながら、対象の細胞が保持するゲノム DNA に対する悪影響を可能な限り排除するため、試験管内で人工的に合成した mRNA を細胞導入することとした。

合成 mRNA を細胞にリポフェクション法で導入した場合、個々の細胞で発現した導入遺伝子量はおおむね 100 倍程度のばらつきを示した。しかし、２種類の遺伝子を導入した場合には、個々の細胞で発現した２種類の遺伝子量は極めて高い相関を示すことを発見した。これら２種類の遺伝子量の比を指標とすると、遺伝子導入された細胞集団を２-４倍程度のばらつきで検出できた。これらの発見に基づいて、導入した２種類の遺伝子が mRNA からタンパク質へと合成される段階を、細胞内のマイクロ RNA 活性に従って細胞特異的に調節させることによって、２倍以下のマイクロ RNA 活性差の違いに基づいて細胞を分画する手法を開発した。

本研究課題で開発された手法により、細胞内部にあるわずかな生理活性の違いを指標にして目的とする細胞を生きた状態のまま分取することが可能になった。この手法は、iPS 細胞などの未分化状態の細胞を人工的に分化させて使用する再生医療分野をはじめとして、細胞を生きたまま応用する幅広い分野の進展に対して、高純度の細胞を調製するための基盤的技術として貢献すると期待できる。

Remarks

３件ともに前所属の京都大学 iPS細胞研究所が作成したもの。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マサチューセッツ工科大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: マサチューセッツ工科大学
• [Journal Article] High-resolution identification of cell types by microRNA-responsive mRNAs. (2016)
  • Author(s): Endo, K., Hayashi, K., and Saito, H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 21991
  • DOI: 10.1038/srep21991
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Efficient detection and purification of cell populations by synthetic microRNA switches. (2015)
  • Author(s): Miki, K., Endo, K., Takahashi, S., Funakoshi, S., Takei, I., Katayama, S., Toyoda, T., Kotaka, M., Takaki, T., Umeda, M., Okubo, C., Nishikawa, M, Oishi, A., Narita, M, Miyashita, I., Asano, K., Hayashi, K., Osafune, K., Yamanaka, S., Saito, H., and Yoshida, Y.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 16 Pages: 699-711
  • DOI: 10.1016/j.stem.2015.04.005
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mammalian synthetic circuits with RNA binding proteins for RNA-only delivery. (2015)
  • Author(s): Wroblewska, L., Kitada, T., Endo, K., Siciliano, V., Stillo, B., Saito, H., and Weiss, R.
  • Journal Title: Nature Biotechnology Volume: 33 Pages: 839-841
  • DOI: 10.1038/nbt.3301
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 合成 mRNA により miRNA 活性プロファイルに従って生細胞を精密に分画する (2015)
  • Author(s): 遠藤 慧
  • Organizer: 情報計算化学生物学会 2015年大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-10-27 – 2015-10-29
  • Invited
• [Remarks] マイクロRNAをつかった細胞の選別方法の開発：高純度な心筋細胞の作製に成功
  • URL: https://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/finding/150522-085314.html
• [Remarks] 細胞の機能を精密に制御する人工回路をRNAで構築：ヒトの細胞で成功
  • URL: https://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/finding/150804-110938.html
• [Remarks] 合成RNAを利用した生細胞の高精度な同定と分離
  • URL: https://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/finding/160224-100000.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] mRNAの設計方法 (2015)
  • Inventor(s): 齊藤 博英、遠藤 慧
  • Industrial Property Rights Holder: 齊藤 博英、遠藤 慧
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-212176
  • Filing Date: 2015-10-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] RNA-based logic circuits with RNA binding proteins, aptamers and small molecules. (2015)
  • Inventor(s): Weiss, R., Endo, K. 他７名
  • Industrial Property Rights Holder: Weiss, R., Endo, K. 他７名
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: PCT/US15/49045
  • Filing Date: 2015-09-08
  • Overseas