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ゲノム編集タンパク質分泌合成システムとワンステップでの遺伝子改変動物作製法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K07696
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50010:腫瘍生物学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

大西 伸幸  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 訪問研究員 (40534540)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードゲノム編集 / ゲノム編集タンパク質 / 遺伝子改変動物 / 遺伝子改変マウス作製法 / In vivoエレクトロポレーション / Cas9タンパク質 / Transposaseタンパク質
研究開始時の研究の概要

CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集の技術革新は他に類を見ない。CRISPR/Cas9ヌクレアーゼの発現ベクターや精製タンパク質が一般に入手できるようになったことで、目的遺伝子ノックアウト細胞の作製が身近になり研究室レベルで頻繁に挑戦されるようになったが、研究室単位で遺伝子改変マウスの作製を行うにはまだまだハードルが高いのが現状である。申請者はこれまでに構築してきたpiggyBac/in vivoエレクトロポレーション法によるin vivo遺伝子発現システムとGONAD法を組み合わせることで迅速かつ簡便な遺伝子改変マウス作製法の樹立を目指す。

研究成果の概要

本研究では、大腸菌タンパク質発現系を用いて、高精度型Cas9であるHypaCas9タンパク質をgRNAと同時に発現させ、リボヌクレオプロテインとして精製するシステムを構築した。大腸菌株の選定やタンパク質発現誘導条件・大腸菌破砕法を最適化することで、シングルバンドでHypaCas9タンパク質を精製することができた。具体的には、Cas9タンパク質合成で一般的に用いられているRosetta2(DE3)ではなくBL21(DE3)を採用し、低温ではなく30℃での発現誘導を行い、超音波ではなく凍結融解法ならびにリゾチームを用いてマイルドな条件で大腸菌破砕することで夾雑タンパク質を減少させることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

CRISPR/Cas9ヌクレアーゼの精製タンパク質が一般に入手できるようになったことで、目的遺伝子ノックアウト細胞の作製が身近になり研究室レベルで頻繁に挑戦されるようになったが、細胞一つ一つで切断された遺伝子配列の修復様式が異なるため、クローン化する必要がある場合は細胞株樹立までに長い期間を要する。ましてや研究室単位で遺伝子改変マウスの作製を行うにはまだまだハードルが高いのが現状である。本研究を進めていくことで、迅速かつ簡便に遺伝子改変マウスを作製することが可能となり、多様な疾患ならびに治療モデルの構築に挑戦していくことで、有効な治療法が無い疾患に対して新たな治療法開発に貢献することができる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件)

  • [雑誌論文] Isolation and characterization of neural stem/progenitor cells in the subventricular zone of the naked mole-rat brain2021

    • 著者名/発表者名
      Yamamura Y, Kawamura Y, Oiwa Y, Oka K, Onishi N, Saya H, Miura K.
    • 雑誌名

      Inflamm Regen.

      巻: 41 号: 1 ページ: 31-31

    • DOI

      10.1186/s41232-021-00182-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epigenetic suppression of SLFN11 in germinal center B-cells during B-cell development2021

    • 著者名/発表者名
      Moribe F, Nishikori M, Takashima T, Taniyama D, Onishi N, Arima H, Sasanuma H, Akagawa R, Elloumi F, Takeda S, Pommier Y, Morii E, Takaori-Kondo A, Murai J.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 16 号: 1 ページ: 0237554-0237554

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0237554

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 2-Nitroimidazoles induce mitochondrial stress and ferroptosis in glioma stem cells residing in a hypoxic niche2020

    • 著者名/発表者名
      Koike Naoyoshi、Kota Ryuichi、Naito Yoshiko、Hayakawa Noriyo、Matsuura Tomomi、Hishiki Takako、Onishi Nobuyuki、Fukada Junichi、Suematsu Makoto、Shigematsu Naoyuki、Saya Hideyuki、Sampetrean Oltea
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 450-462

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01165-z

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The insulin-PI3K-Rac1 axis contributes to terminal adipocyte differentiation through regulation of actin cytoskeleton dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Kunitomi H, Oki Y, Onishi N, Kano K, Banno K, Aoki D, Saya H, Nobusue H
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 号: 3 ページ: 165-174

    • DOI

      10.1111/gtc.12747

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] IMP dehydrogenase-2 Drives Aberrant Nucleolar Activity and Promotes Tumorigenesis in Glioblastoma2019

    • 著者名/発表者名
      Kofuji S, Hirayama A, Eberhardt AO, Kawaguchi R, Sakamoto N, Kitahara S, Wolfe K, Lange L, Onishi N, Uematsu M, Saya H, Soga T, Grummt I, Bierhoff H, Sasaki AT.
    • 雑誌名

      Nat Cell Biol

      巻: 21 号: 8 ページ: 1003-1014

    • DOI

      10.1038/s41556-019-0363-9

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rock inhibition suppresses osteosarcoma tumorigenesis by inducing terminal adipocyte differentiation in chemoresistant stemlike cells2019

    • 著者名/発表者名
      1.Takahashi N, Nobusue H, Shimizu T, Sugihara E, Yamaguchi-Iwai S, Onishi N, Kunitomi H, Kuroda T, Saya H
    • 雑誌名

      Cancer Research

      巻: in press 号: 12 ページ: 3088-3099

    • DOI

      10.1158/0008-5472.can-18-2693

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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