ゲノム編集が遺伝情報へ及ぼす影響の動的モニタリングを可能とするための基盤研究

• 研究課題/領域番号: 18K06679
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
• 研究機関: 国立医薬品食品衛生研究所
• 研究代表者: 中村 公亮 国立医薬品食品衛生研究所, 食品部, 室長 (60570926)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: バイオテクノロジー / ゲノム編集 / 単一細胞 / DNA結合タンパク質 / ヒストンメチル化 / ゲノム情報 / エピゲノム / 動的モニタリング / 組換え / セーフハーバー / 遺伝情報

研究成果の概要

本研究では、タンパク質と結合していないDNAを分解する非特異的エンドヌクレアーゼと、ゲノムDNA結合タンパク質に特異的なIgG抗体と結合するプロテインAとを架橋したユニバーサルプローブを創製し、このプローブを用いて、遺伝子の欠失、置換、及び、挿入変異がゲノムDNA結合タンパク質の有する遺伝情報へ及ぼす影響を単一細胞レベルで追跡するscChIC-Seq法を開発した。活性型H3K4me3と抑制型H3K27me3ヒストン修飾を検出するプローブを創製し、方法の特異性と感度の高さを実証した。本法を用いて、ゲノム編集細胞のゲノムDNA結合タンパク質の位置と量の変化を経時的・網羅的に解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ゲノム編集技術が応用されたバイオテクノロジーは、目覚ましい発展を遂げている。今後、国内外でゲノム編集食品の開発と流通が進むと予想されている。本研究では、我々が開発したscChIC-Seq法を用いて単一細胞単位でゲノム編集食品のゲノムに起こる変化を網羅的に検出可能であることを実証した。本法は、ゲノムの特定のタンパク質の性質の変化を高感度かつ特異的に検出可能な新しい技術であることから、ゲノム編集食品の安全性を確認する新たな方法の１つになることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] National Institute of Health(米国)
• [雑誌論文] Development of a simple and reliable high-performance liquid chromatography?tandem mass spectrometry approach to simultaneously detect grains specified in food allergen labeling regulation on processed food commodities (2021)
  • 著者名/発表者名: Seki Yusuke、Nakamura Kosuke、Arimoto Chisato、Kikuchi Hiroyuki、Yamakawa Hirohito、Nagai Hiroyuki、Ito Tetsuro、Akiyama Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Chromatography A 巻: 1639 ページ: 461877-461877
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2021.461877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Testing of an Individual Kernel Detection System for Genetically Modified Soybean Events in Non-identity-preserved Soybean Samples (2020)
  • 著者名/発表者名: Soga Keisuke、Kimata Shinya、Narushima Jumpei、Sato Sakiko、Sato Emi、Mano Junichi、Takabatake Reona、Kitta Kazumi、Kawakami Hiroshi、Akiyama Hiroshi、Kondo Kazunari、Nakamura Kosuke
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 43 号: 8 ページ: 1259-1266
  • DOI: 10.1248/bpb.b20-00382
  • NAID: 130007883796
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 年月日: 2020-08-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a novel method for specific detection of genetically modified Atlantic salmon, AquAdvantage, using real-time polymerase chain reaction (2020)
  • 著者名/発表者名: Soga Keisuke、Nakamura Kosuke、Ishigaki Takumi、Kimata Shinya、Ohmori Kiyomi、Kishine Masahiro、Mano Junichi、Takabatake Reona、Kitta Kazumi、Nagoya Hiroyuki、Kondo Kazunari
  • 雑誌名: Food Chemistry 巻: 305 ページ: 125426-125426
  • DOI: 10.1016/j.foodchem.2019.125426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Data representing applicability of developed growth hormone 1 (GH1) gene detection method for detecting Atlantic salmon (Salmo salar) at high specificity to processed salmon commodities (2019)
  • 著者名/発表者名: Soga Keisuke、Nakamura Kosuke、Ishigaki Takumi、Kimata Shinya、Ohmori Kiyomi、Kishine Masahiro、Mano Junichi、Takabatake Reona、Kitta Kazumi、Nagoya Hiroyuki、Kondo Kazunari
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 27 ページ: 104695-104695
  • DOI: 10.1016/j.dib.2019.104695
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid DNA template preparation directly from a rice sample without purification for loop-mediated isothermal amplification (LAMP) of rice genes (2019)
  • 著者名/発表者名: Narushima Jumpei、Kimata Shinya、Soga Keisuke、Sugano Yohei、Kishine Masahiro、Takabatake Reona、Mano Junichi、Kitta Kazumi、Kanamaru Shunsuke、Shirakawa Nanami、Kondo Kazunari、Nakamura Kosuke
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 84 号: 4 ページ: 670-677
  • DOI: 10.1080/09168451.2019.1701406
  • 査読あり
• [雑誌論文] A single-cell chromatin immunocleavage sequencing (scChIC-seq) (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kosuke、Nakamura Kosuke、Zhao Keji、Ku Wai Lim、Gao Weiwu、Cui Kairong、Hu Gangqing、Tang Qingsong、Ni Bing
  • 雑誌名: Protocol Exchange 巻: NA
  • DOI: 10.1038/protex.2019.011
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-cell chromatin immunocleavage sequencing (scChIC-Seq) to profile histone modification (2019)
  • 著者名/発表者名: Ku, W. L., Nakamura, K., Gao, W., Cui, K., Hu, G., Tang, Q., Ni, B., Zhao, K.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 16 号: 4 ページ: 323-325
  • DOI: 10.1038/s41592-019-0361-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ゲノム編集食品に残留する意図せざるDNA切断の予測・検出法の評価（第2報） (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村公亮、木俣真弥、成島純平、志波優、秋本智、曽我慶介、権藤崇裕、明石良、近藤一成
  • 学会等名: 日本食品化学学会 第26回 総会・学術大会
• [学会発表] ゲノム編集技術の食品利用におけるオフターゲット予測と解析スキームの確立 (2020)
  • 著者名/発表者名: 成島純平、中村公亮、木俣真弥、志波優、秋本智、曽我慶介、吉場聡子、権藤崇裕、明石良、柴田識人、近藤一成
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度大会
• [学会発表] ゲノム編集生物に残留する意図せざるDNA切断の予測・検出法の評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村公亮、木俣真弥、成島純平、志波優、秋本智、曽我慶介、権藤崇裕、明石良、近藤一成
  • 学会等名: 日本薬学会 第140年会
• [学会発表] 2017年中に発表されたゲノム編集イネのオフターゲット効果に関する評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 成島純平、中村公亮、木俣真弥、志波優、秋本智、曽我慶介、権藤崇裕、明石良、近藤一成
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2020年度大会