2014 Fiscal Year Annual Research Report
DNA二本鎖損傷修復経路選択機構の解明とゲノム編集技術への応用
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26241014
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中田 慎一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70548528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
逆井 良 金沢医科大学, 医学部, 助教 (10549950)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / DNA修復 / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA2本鎖切断は主に非相同末端結合と相同組換えにより修復される。DNA2本鎖損傷修復研究において、現在最も注目されている研究課題が、DNA修復経路の選択機構である。これにはDNA2本鎖損傷部位へのRIF1とBRCA1の局在が強く関与していることが示されている。RIF1とBRCA1のDNA損傷部位への局在は排他的であり、RIF1は非相同末端結合をBRCA1は相同組換え修復を促進する。現在、これらの分子のDNA損傷部位への局在を制御する分子機構について研究を進めている。これらの分子の動きを観察するため、ゲノム上の遺伝子のN末に蛍光タンパク遺伝子を融合させることでBRCA1やRIF1のendogenous labelingを試みている。なかなかうまくいっていないが、以下に示すゲノム編集の高効率化に関わる研究成果により、近いうちに成功すると期待している。
ゲノム編集は、ゲノム上の特定のDNAシークエンスに切断を入れることができるCrispr/Cas9システムの発見により大きく発展した。受精卵ではほぼ確実にゲノム編集ができるが、ヒトの体細胞ではCrispr/Cas9を用いても塩基置換を行うのは難しい。また、不必要にゲノムが削られてしまうことも問題である。本研究では、多様に存在するDNA損傷修復機構に着目し、Crispr/Cas9を特殊な用途で用いることで、古典的なDNA2本鎖修復経路とは異なるDNA修復系を活性化することによりゲノム編集を高効率化し、また、不必要にゲノムが削り取られる危険を排除できる可能性が高いことを見いだしている。
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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
DNA損傷応答分子のendogenousラベリングについてはなかなかうまくいかず、こちらの実験についてはおくれている。しかしながら、endogenousラベリングを用いた実験方法以外で研究を推進しており、DNA損傷修復経路選択に関する研究全般に関して、おおよそ順調に進んでいると考えられる。その一方、レポーターを用いたCrispr/Cas9によるゲノム編集の高効率化については、当初予定していたゲノム編集効率の数倍の効率まで上昇させることができており、当初の予定よりも大きく研究が進んだと考えている。総合的には、おおむね順調に研究が進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果をさらに飛躍させ、より効率的に遺伝子編集が可能となる方法を見いだす。ゲノム編集に失敗した細胞における意図しない遺伝子編集についてもDNAシークエンス解析を行い、編集効率の高効率化のみでなく、特異性の向上についても研究を進める。さらに、本研究において発見した新しいゲノム編集技術を利用し、実際に遺伝子に変異を認めるヒト細胞株の遺伝子編集（遺伝子変異を野生型に編集する）を試みる。また、本手法を応用して遺伝子のendogenous labelingを完成させる。これにより、DNA修復経路選択機構の時空間的制御についての研究を推進していく。
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