光遺伝学的操作による線虫の細胞特異的な1遺伝子座の発現制御法の確立と応用

• 研究課題/領域番号: 15K14575
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 滋賀医科大学 (2016-2018); 京都大学 (2015)
• 研究代表者: 杉 拓磨 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 助教 (70571305)
• 研究分担者: 伊藤 浩史 九州大学, 芸術工学研究院, 准教授 (20512627)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
• キーワード: 線虫 / ゲノム編集 / 光遺伝学 / 記憶・学習 / 行動 / ゲノム編集技術 / 遺伝子発現 / 行動遺伝学 / 生物物理

研究成果の概要

本研究ではまず, 線虫C. elegansをモデル系として, 転写活性化因子VP64を利用した人為的遺伝子発現制御の系を確立した. この技術の拡張を目指し, 細胞特異的なエピゲノムの操作による遺伝子発現制御系の確立を試みた. その結果, VP64を利用した遺伝子発現制御が不可能であった神経細胞においても, CBP1などのエピジェネティックファクターを利用して, エピゲノムを直接操作することにより, 遺伝子発現制御が可能となった. このことは, 細胞ごとのクロマチン構造状態が異なることを示唆している. また本技術を応用するため, 簡便なC. elegansの記憶・学習評価系の確立に成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本手法が単純な遺伝子発現量の操作方法としてだけではなく、特定の神経細胞のクロマチン構造の「ロバストネス」を調べる方法としても有望である可能性がある. また現在, in vivoで光刺激によるエピゲノム操作を行えるように技術拡張しており、将来的に本研究により、C. elegansの記憶・学習機構を人為的に操作することにより、記憶形成に必須のエピゲノムを同定することが期待できる.

研究成果

• [雑誌論文] Genome Editing of C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuma Sugi
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1630 ページ: 247-254
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7128-2_20
  • ISBN: 9781493971275, 9781493971282
• [雑誌論文] Nanoscale Mechanical Stimulation Method for Quantifying <i>C. elegans</i> Mechanosensory Behavior and Memory (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugi T, Okumura E, Kiso K, Igarashi R
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 32 号: 11 ページ: 1159-1164
  • DOI: 10.2116/analsci.32.1159
  • NAID: 130005278002
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome Editing in C. elegans and Other Nematode Species. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuma Sugi
  • 雑誌名: International Journal of Moelcular Sciences 巻: 26 号: 3 ページ: 295-295
  • DOI: 10.3390/ijms17030295
  • NAID: 120005947122
  • 査読あり
• [図書] 論文だけではわからないゲノム編集成功の秘訣 Q&A (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉拓磨
  • 総ページ数: 268
  • 出版者: 実験医学別冊