CRISPR/Casシステムによるイネいもち病菌のゲノムワイド遺伝子破壊法の確立

• 研究課題/領域番号: 15K18647
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 植物保護科学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 荒添 貴之 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 学術研究員 (40749975)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ゲノム編集 / CRISPR/Cas9 / Target-AID / ポストゲノム / イネいもち病菌 / 麹菌 / 網羅的遺伝子破壊 / AID / CRISPR/Cas9 system / CRISPR/Cas system / 遺伝子ターゲティング / Pyricularia oryzae / 糸状菌

研究成果の概要

高効率かつ簡便な遺伝子機能解析手法の確立はポストゲノム時代において重要な課題の一つである。本研究では，糸状菌型CRISPR/Cas9システムの開発と，ゲノム編集技術をベースとしたゲノムワイドな遺伝子機能解析手法の確立をおこなった。糸状菌型CRISPR/Cas9を用いることにより，高効率での遺伝子ターゲティング，多重遺伝子破壊，点変異導入およびレポーター遺伝子ノックイン法の確立に成功した。更に，ゲノムを切らずに書き換える新規ゲノム編集技術「Target-AID]の開発に成功した。本技術はイネいもち病菌だけでなく麹菌においても有用であり，様々な糸状菌ゲノム編集ツールとして利用可能である。

研究成果

• [国際共同研究] China Agricultural University(China)
• [国際共同研究] The James Hutton Institute(英国)
• [国際共同研究] Universidad de Guanajuato(Mexico)
• [国際共同研究] biotech. and drug research(Germany)
• [国際共同研究] Tan University(ベトナム)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] Jillin University/Kunming University of Sci. and Tech./Zhejiang University(中国)
• [国際共同研究] Kansas State University/Univesity of Florida/The Ohio State University(米国)
• [国際共同研究] University of Exeter/Plant Biology and Crop Science - PBCS(英国)
• [国際共同研究] Kyung Hee University/Seoul National University(韓国)
• [国際共同研究] M.S.University/CDFD(インド)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Detailed analysis of targeted gene mutations caused by the Platinum-Fungal TALENs in Aspergillus oryzae RIB40 strain and a ligD disruptant (2017)
  • 著者名/発表者名: Mizutani, O., Arazoe, T., Toshida, K., Hayashi, R., Ohsato, S., Skuma, T., Yamamoto, T., Kuwata, S. and Yamada, O.
  • 雑誌名: Journal of Biotechnology and Bioengineering 巻: 3 号: 3 ページ: 287-293
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2016.09.014
  • NAID: 40021152739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted base editing in rice and tomato using a CRISPR-Cas9 cytidine deaminase fusion (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimatani, Z., Kashojiya, S., Takayama, M., Terada, R., Arazoe, T., Ishii, H., Teramura, H., Yamamoto, T., Komatsu, H., Miura, K., Ezura, H., Nishida, K., Ariizumi, T. and Kondo A.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 441-443
  • DOI: 10.1038/nbt.3833
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Future insights in fungal metabolic engineering (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakai, S., Arazoe, T., Ogino, C. and Kondo, A.
  • 雑誌名: Bioresource Technology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted nucleotide substitution in mammalian cell using Target-AID (2017)
  • 著者名/発表者名: Arazoe, T., Nishida, K. and Kondo, A.
  • 雑誌名: Bioprotocol 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishida, K., Arazoe, T., Yachie, N., Banno, S., Kakimoto, M., Tabata, M., Mochizuki, M., Miyabe, A., Araki, M., Hara, K.Y., Shimatani, Z. and Kondo, A.
  • 雑誌名: Science 巻: 353 号: 6305 ページ: 6305-6305
  • DOI: 10.1126/science.aaf8729
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tailor-made CRISPR/Cas system for highly efficient targeted gene replacement in the rice blast fungus (2015)
  • 著者名/発表者名: Arazoe, T., Miyoshi, K., Yamato, T., Ohsato, S., Arie, T. and Kuwata, S.
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 112(12) 号: 12 ページ: 2543-2549
  • DOI: 10.1002/bit.25662
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 麹菌におけるゲノム編集ツールの違いによる大規模欠失の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 水谷治，利田賢次，林梨咲，渡嘉敷直杏，荒添貴之，西田敬二，和田悠作，織田健，岩下和裕，山田修，外山博英
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第2回大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター (大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2017-06-28
• [学会発表] Target-AIDを用いた糸状菌ゲノムのピンポイント編集 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之，西田敬二，近藤昭彦
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第2回大会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター (大阪府・豊中市)
  • 年月日: 2017-06-28
• [学会発表] ゲノムを切らずに書き換えるイネいもち病菌における新規ゲノム編集 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之，西田敬二，田畑麻由良，平岡大輝，中馬いづみ，土佐幸雄，近藤昭彦
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: アイーナ・いわて県民情報交流センター (岩手県・盛岡市)
  • 年月日: 2017-04-26
• [学会発表] CRISPR/Cas9システムを利用した相同組換えによる多重遺伝子同時改変の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 飯田藍，大和澄，荒添貴之，大里修一，桑田茂
  • 学会等名: 平成29年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: アイーナ・いわて県民情報交流センター (岩手県・盛岡市)
  • 年月日: 2017-04-26
• [学会発表] HMG-CoA reductase inhibitor FR901512高生産への鍵遺伝子SREBPsに関する解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊東広哉，松井真，三浦愛，荒添貴之，熊谷俊高，西田敬二，玉野孝一，町田雅之，柴田孝
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学 (京都府・京都市)
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 塩基変換による切らないゲノム編集 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西田敬二，荒添貴之，坂野聡美，近藤昭彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
  • 発表場所: 京都女子大学 (京都府・京都市)
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Targeted nucleotide editing in filamentous fungus, Aspergillus oryzae (2017)
  • 著者名/発表者名: Arazoe, T., Nishida, K., Tabata, M. and Kondo A.
  • 学会等名: The 8th iBioK International Symposium
  • 発表場所: Kobe (Japan)
  • 年月日: 2017-02-02
  • 国際学会
• [学会発表] Targeted nucleotide editing in filamentous fungus, Aspergillus oryzae (2016)
  • 著者名/発表者名: Arazoe, T., Nishida, K., Tabata, M. and Kondo A.
  • 学会等名: The 7th iBioP Asian Symposium
  • 発表場所: Busan (Korea)
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 麹菌におけるゲノムを切らずに書き換える新規ゲノム編集ツールの確立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之，西田敬二，田畑麻由良，若井暁，荻野千明，秦洋二，近藤昭彦
  • 学会等名: 第16回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • 発表場所: 京都大学 (京都府・宇治市)
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] イネいもち病菌の相同組換え修復に関与するSRS2複合体の相互作用領域 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富田成美，小川哲央，荒添貴之，桑田茂，草野好司，大里修一
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会関東部会
  • 発表場所: 横浜国立大学 (神奈川県・横浜市)
  • 年月日: 2016-09-29
• [学会発表] 非相同末端結合に関与する遺伝子破壊株における麹菌の TALENs を用いたゲノム編集 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水谷治，荒添貴之，利田賢次，林梨咲，大里修一，佐久間哲史，山本卓，桑田茂，山田修
  • 学会等名: 第68回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 富山国際会議場 (富山県・富山市)
  • 年月日: 2016-09-28
• [学会発表] 切らないゲノム編集技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西田敬二，荒添貴之，島谷善平，坂野聡美
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター (沖縄県・宜野湾市)
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 糸状菌のゲノム編集と応用～イネいもち病菌をモデルとして～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之，西田敬二，島谷善平，桑田茂，近藤昭彦
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター (沖縄県・宜野湾市)
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] 糸状菌のゲノム編集と応用～イネいもち病菌をモデルとして～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之
  • 学会等名: 第８０回植物学会シンポジウム
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノムを切らずに書き換える「Target-AID」によるゲノム編集 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之，西田敬二，島谷善平，坂野聡美，近藤昭彦
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第1回大会
  • 発表場所: 広島国際会議場 (広島県・広島市)
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] 麹菌野生株及び ligD 遺伝子破壊株を宿主とした Platinum-Fungal TALENs を用いたゲノム編集 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水谷治，荒添貴之，利田賢次，林梨咲，大里修一，佐久間哲史，山本卓，桑田茂，山田修
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第1回大会
  • 発表場所: 広島国際会議場 (広島県・広島市)
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] 糸状菌型CRISPR/Cas systemの開発とイネいもち病菌における高効率標的遺伝子ノックアウト・ノックイン・塩基置換導入法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大和 澄，荒添貴之，三好健之介，小川哲央，大里修一，有江 力，桑田 茂
  • 学会等名: 平成28年度日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] ゲノムを切らずに書き換える新規ゲノム編集技術の確立と展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之
  • 学会等名: 動物生殖内分泌組織の機能制御と高度環境適応植物のデザインのための研究戦略シンポジウム
  • 発表場所: 明治大学 (神奈川県・川崎市)
  • 招待講演
• [学会発表] Genome editing in the rice blast fungus with CRISPR/Cas system (2015)
  • 著者名/発表者名: Arazoe, T., Nishida, K., Kuwata, S., Kondo, A.
  • 学会等名: The 6th iBioK Asian symposium
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] Targeted base exchange-mediated genome editing (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishida, K., Banno, S., Arazoe, T., Shimatani, Z. and Kondo, A.
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] 糸状菌型 CRISPR/Cas システムを用いたイネいもち病菌における高効率標的遺伝子ノックアウト・ノックイン・塩基置換導入法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒添貴之，三好健之介，大和 澄，小川哲央，大里修一，有江 力，桑田 茂
  • 学会等名: 第15回糸状菌分子生物学コンファレンス
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] Platinum-Fungal TALENs を用いた麹菌におけるゲノム編集 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水谷治, 荒添貴之, 利田賢次, 林梨咲, 大里修一, 佐久間哲史, 山本卓, 桑田茂, 山田 修
  • 学会等名: 第67回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-10-26
• [図書] ゲノム編集入門-ZFN・TALEN・CRISPR-Cas9- (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本卓，石野良純，近藤昭彦，西田敬二，荒添貴之，丹波隆介，坂本尚昭，秦松清人，川原敦雄，鈴木賢一，宮坂佳樹，真下知士，安本周平，村中俊哉，宮本達雄，田中伸和
  • 総ページ数: 226
  • 出版者: 裳華房
• [産業財産権] ゲノム配列改変技術における変異導入効率の向上方法、及びそれに用いる分子複合体 (2016)
  • 発明者名: 荒添貴之，西田敬二，島谷善平，近藤昭彦
  • 権利者名: 国立大学法人神戸大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-085631
  • 出願年月日: 2016-04-21
• [産業財産権] ゲノム配列改変技術における変異導入効率の向上方法、及びそれに用いる分子複合体 (2016)
  • 発明者名: 荒添貴之、西田啓二、島谷善平、近藤昭彦
  • 権利者名: 荒添貴之、西田啓二、島谷善平、近藤昭彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-085631
  • 出願年月日: 2016-04-21