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CRISPR/Cas9を用いた高効率な植物ゲノム編集技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J06425
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 遺伝育種科学
研究機関横浜市立大学

研究代表者

三上 雅史  横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードゲノム編集 / CRISPR/Cas9
研究実績の概要

前年度では、リボザイムの配列を含まないSpCas9-gRNAベクターを用いて、イネとシロイヌナズナにおいて変異導入に成功した。しかし、今後のゲノム編集技術では、変異導入だけではなく、塩基置換や遺伝子のノックインが可能なGene Targetingの技術の開発も望まれた。そのため、本年度はCRISPR/Cas9を用いることで、植物におけるGene Targeting効率の向上を図るため、前年度に作成したSpCas9-gRNAベクターと、一般的なCRISPR/Cas9の発現系であるSpCas9/gRNAベクターを用いたGene Targeting系の構築を行った。この際、イネのアセト乳酸合成酵素遺伝子 (ALS)に対してGene Targetingでアミノ酸置換を導入することで効率の評価を行った。CRISPR/Cas9によるDNA二重鎖切断をALS遺伝子の2点変異近傍に起こすSpCas9/gRNAとSpCas9-gRNAの両方の系では、CRISPR/Cas9の発現がないコントロールの系に対して、Gene Targeting効率が向上したが、動物 (ヒト細胞やマウス等) の報告ほど著しい向上は見られなかった。また、SpCas9-gRNAの系では、SpCas9とgRNAを同時期に発現させることができるため、細胞周期の一部の時期のみしか起きない相同組換えを利用するGene Targetingにおいて、SpCas9/gRNAの系よりも優位であると期待していたが、両方の系においてALS遺伝子のGene Targeting効率の差はほとんどなかった。Gene Targeting効率のさらなる向上のため、イネカルスの選抜法の改良や、CRISPR/Cas9の発現ベクターの改良を加えたことで、ALS遺伝子でのGene Targeting効率は、約20倍程度向上させることができた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Genome editing in plants by engineered CRISPR-Cas9 recognizing NG PAM2018

    • 著者名/発表者名
      Endo Masaki、Mikami Masafumi、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Itoh Takeshi、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu、Toki Seiichi
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 5 号: 1 ページ: 14-17

    • DOI

      10.1038/s41477-018-0321-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous site-directed mutagenesis of duplicated loci in soybean using a single guide RNA2018

    • 著者名/発表者名
      Kanazashi Yuhei、Hirose Aya、Takahashi Ippei、Mikami Masafumi、Endo Masaki、Hirose Sakiko、Toki Seiichi、Kaga Akito、Naito Ken、Ishimoto Masao、Abe Jun、Yamada Tetsuya
    • 雑誌名

      Plant Cell Reports

      巻: 37 号: 3 ページ: 553-563

    • DOI

      10.1007/s00299-018-2251-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Re-evaluation of the rin mutation and the role of RIN in the induction of tomato ripening2017

    • 著者名/発表者名
      Ito Yasuhiro、Nishizawa-Yokoi Ayako、Endo Masaki、Mikami Masafumi、Shima Yoko、Nakamura Nobutaka、Kotake-Nara Eiichi、Kawasaki Susumu、Toki Seiichi
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 3 号: 11 ページ: 866-874

    • DOI

      10.1038/s41477-017-0041-5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Planta Processing of the SpCas9-gRNA Complex.2017

    • 著者名/発表者名
      Mikami Masafumi、Toki Seiichi、Endo Masaki
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 号: 11 ページ: 1857-1867

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx154

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient targeted mutagenesis of rice and tobacco genomes using Cpf1 from Francisella novicida.2016

    • 著者名/発表者名
      Endo A*, Masafumi M*, Kaya H, Toki S. *Co-first Authors
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep38169

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly specific targeted mutagenesis in plants using Staphylococcus aureus Cas9.2016

    • 著者名/発表者名
      Kaya H*, Mikami M*, Endo A, Endo M, Toki S. *Co-first Authors
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep26871

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] FnCpf1を用いたゲノム編集効率の向上のためのcrRNAの改変2019

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      日本育種学会第135回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced FnCpf1-mediated genome editing using crRNA with short target sequence in rice2019

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NGをPAMとして認識する改変型SpCas9を用いた植物のゲノム編集2018

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、遠藤亮、賀屋秀隆、伊藤剛、西増弘志、濡木理、土岐精一
    • 学会等名
      日本育種学会第134回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NGをPAMとして認識する改変型SpCas9を用いた植物のゲノム編集2018

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、遠藤亮、賀屋秀隆、伊藤剛、西増弘志、濡木理、土岐精一
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NGのPAMを認識するSpCas9変異体を用いた植物のゲノム編集2018

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、遠藤亮、賀屋秀隆、伊藤剛、西増弘志、濡木理、土岐精一
    • 学会等名
      日本育種学会第132回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cpf1を用いたイネの多重遺伝子破壊2017

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤亮、 賀屋秀隆、 遠藤真咲、 土岐精一
    • 学会等名
      日本育種学会第131回講演会
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CRISPR/Cpf1による植物のゲノム編集2017

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤亮、 賀屋秀隆、 遠藤真咲、 土岐精一
    • 学会等名
      第57回日本植物生理学会
    • 発表場所
      鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 内在性RNases依存的なRNAプロセシングを利用したCRISPR/Cas9による標的変異2017

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      日本育種学会第132回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 内在性RNases依存的なRNAプロセシング機構によるgRNAの生成2017

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      第35回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Application of SaCas9 and FnCpf1 for genome editing in plants2017

    • 著者名/発表者名
      Mikami Masafumi、Endo Masaki、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Toki Seiichi
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome editing in rice and tobacco using Staphylococcus aureus Cas9 and Francisella novicida Cpf12017

    • 著者名/発表者名
      Mikami Masafumi、Endo Masaki、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Toki Seiichi
    • 学会等名
      Plant Genome Editing and Genome Engineering of Vienna International Science Conferences and Events Association
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リボザイムを介した Cas9-gRNA 一体型発現ベクターによる植物のゲノム編集2016

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] SaCas9, FnCpf1を用いた植物のゲノム編集2016

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、賀屋秀隆、遠藤亮、遠藤真咲、土岐精一
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] RNA polymerase III プロモーターが不要な Cas9-gRNA 一体型発現ベクターを用いた植物のゲノム編集2016

    • 著者名/発表者名
      三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      第34回日本植物細胞分子生物学会
    • 発表場所
      信州大学 (長野県上田市)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mono-promoter driven Cas9/gRNA expression system in plants in rice.2016

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Mikami, Masaki Endo, Seiichi Toki.
    • 学会等名
      Plant Genome Stability and Change 2016
    • 発表場所
      湘南国際村 (神奈川県横須賀市)
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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