非ヒト霊長類における革新的遺伝子改変技術の開発

• 研究課題/領域番号: 19K16023
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分42040:実験動物学関連
• 研究機関: 滋賀医科大学
• 研究代表者: 中家 雅隆 滋賀医科大学, 動物生命科学研究センター, 特任助教 (90805459)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 非ヒト霊長類 / カニクイザル / 生殖工学 / 発生工学 / ゲノム編集 / モデル動物 / 初期胚

研究開始時の研究の概要

世代交代に約5年を有するカニクイザルにおいては、F0世代で再現性ある遺伝子疾患モデルを作出しなければならない。その為にはモザイク変異を回避し、的確に変異を誘導することが必須である。この課題を解決するためにはCas9が1-cellで機能し直ぐさま消失する必要がある。本研究は、細胞周期関連因子であるGemininと卵子の特徴的な細胞周期を利用することで、Cas9の動態を制御し再現性あるモデル動物をF0世代で作出することを可能とする新規ゲノム編集技術の確立を目指すものである。

研究成果の概要

カニクイザルにおいて効率的に疾患モデルを作出するために、下記について検討を行った。1)常染色体優性多発性嚢胞腎モデルサルの作出を目的に、その原因であるPKD1遺伝子について、CRISPR/Cas9法による変異誘導(KO)の検討を行い、ヒト病態を再現するPKD1 KOカニクイザルの作出に成功した。2)マウス及びカニクイザル受精卵において、導入遺伝子の発現モザイク性を極力抑えたpiggyBacトランスポゾンシステムの導入条件を見出した。3)相同組換え関連因子を発現するベクターシステムを構築し、KIへの応用を試みた。しかし有意な改善は認められず、さらなる技術開発の検討が必要であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、小型げっ歯類では再現が困難であった疾患について、ヒトへの外挿性が高いカニクイザルにおいて、ノックアウト技術を用いた疾患モデル動物の作出が可能となった。またトランスジェニック技術においては、胚レベルではあるもののレポーター遺伝子の発現が認められたことから、導入遺伝子の過剰発現によるモデルサル作出の実現可能性が示唆された。これらの結果から、基礎医学研究に資するモデルカニクイザルリソースの開発が飛躍的に効率化することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] <i>Ex vivo</i> reconstitution of fetal oocyte development in humans and cynomolgus monkeys (2022)
  • 著者名/発表者名: Mizuta Ken、Katou Yoshitaka、Nakakita Baku、Kishine Aoi、Nosaka Yoshiaki、Saito Saki、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Kawamoto Ikuo、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Nagano Masahiro、Kojima Yoji、Nakamura Tomonori、Yabuta Yukihiro、Horie Akihito、Mandai Masaki、Ohta Hiroshi、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 41 号: 18
  • DOI: 10.15252/embj.2022110815
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromosomal-scale de novo genome assemblies of Cynomolgus Macaque and Common Marmoset (2021)
  • 著者名/発表者名: Jayakumar Vasanthan、Nishimura Osamu、Kadota Mitsutaka、Hirose Naoki、Sano Hiromi、Murakawa Yasuhiro、Yamamoto Yumiko、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Seita Yasunari、Nakamura Shinichiro、Kawai Jun、Sasaki Erika、Ema Masatsugu、Kuraku Shigehiro、Kawaji Hideya、Sakakibara Yasubumi
  • 雑誌名: Scientific Data 巻: 8 号: 1 ページ: 59-59
  • DOI: 10.1038/s41597-021-00935-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GATA transcription factors, SOX17 and TFAP2C, drive the human germ-cell specification program (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojima Yoji、Yamashiro Chika、Murase Yusuke、Yabuta Yukihiro、Okamoto Ikuhiro、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 4 号: 5 ページ: 202000974-202000974
  • DOI: 10.26508/lsa.202000974
  • NAID: 120006979739
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of transgenic cynomolgus monkeys overexpressing the gene for amyloid-β precursor protein (2020)
  • 著者名/発表者名: Seita Y, Morimura T, Watanabe N, Iwatani C, Tsuchiya H, Nakamura S, Suzuki T, Yanagisawa D, Tsukiyama T, Nakaya M, Okamura E, Muto M, Ema M, Nishimura M, Tooyama I.
  • 雑誌名: Journal of Alzheimer's Disease 巻: - 号: 1 ページ: 45-60
  • DOI: 10.3233/jad-191081
  • NAID: 120006859791
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monkeys mutant for PKD1 recapitulate human autosomal dominant polycystic kidney disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsukiyama T, Kobayashi K, Nakaya M, Iwatani C, Seita Y, Tsuchiya H, Matsushita J, Kitajima K, Kawamoto I, Nakagawa T, Fukuda K, Iwakiri T, Izumi H, Itagaki I, Kume S, Maegawa H, Nishinakamura R, Nishio, Nakamura S, Kawauchi A, Ema M
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 (1) 号: 1 ページ: 5517-5517
  • DOI: 10.1038/s41467-019-13398-6
  • NAID: 120006773159
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] マウス受精卵におけるCyclin T1, T2の過剰発現が転写活性に及ぼす影響． (2022)
  • 著者名/発表者名: 山中康平, 岡崎祐樹, 妻木孝憲, 杉浦麻妃瑠, 大下莉奈, 大矢部和胡, 山本真穂子, 種子田妃良, 和田奈那美,曾炫凱, 黒坂哲, 中家雅隆, 三谷匡
  • 学会等名: 第40回日本受精着床学会総会・学術講演会
• [学会発表] マウス受精卵におけるCyclin T2a, T2bの発現解析． (2022)
  • 著者名/発表者名: 杉浦麻妃瑠, 岡﨑祐樹, 山中康平, 妻木孝憲, 大下莉奈, 大矢部和胡, 山本真穂子, 種子田妃良, 和田菜那美, 曾炫凱, 黒坂哲, 中家雅隆, 三谷匡
  • 学会等名: 第40回日本受精着床学会総会・学術講演会
• [学会発表] piggyBacトランスポゾンシステムを利用したトランスジェニックカニクイザルの作出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中家雅隆, 築山智之
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会第115回大会
• [学会発表] ゲノム編集による遺伝性腎疾患モデルカニクイザルの作出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中家 雅隆, 築山 智之, 小林 憲市, 岩谷 千鶴, 土屋 英明, 清田 弥寿成, 松下 淳, 北島 郁, 河本 育士, 中川 孝博, 福田 浩司, 岩切 哲平, 和泉 博之, 板垣 伊織, 中村 紳一朗, 河内 明宏, 依馬 正次
  • 学会等名: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [備考]
  • URL: http://www.rcals.jp/