内在性相同組換え機構を利用した革新的ノックイン技術の開発

• 研究課題/領域番号: 20K21370
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分42:獣医学、畜産学およびその関連分野
• 研究機関: 滋賀医科大学
• 研究代表者: 築山 智之 滋賀医科大学, 動物生命科学研究センター, 特任准教授 (60612132)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: ゲノム編集 / カニクイザル / ノックイン

研究開始時の研究の概要

ゲノム編集技術により、様々な遺伝子改変動物が作られているが、相同組換えによる大きなフラグメントのノックインは依然として効率が悪い。
特にカニクイザルでは、外れ個体を処分することは倫理的に許されず、高い遺伝子改変効率を必要とするため、ノックイン個体の作出には至っていない。
本研究では、内在性の相同組換え機構に注目し、それをノックインに応用することで高効率な遺伝子改変技術を確立することを目的とする。
もし効率よくノックインを誘導することが可能になれば、カニクイザルを含めた大動物のみならず、全てを置き換えるポテンシャルを秘めた意欲的な研究である。

研究成果の概要

CRISPR/Cas9を始めとするゲノム編集技術により、これまでに様々な遺伝子改変動物が作られるようになってはいるものの、相同組換えによる大きなフラグメントのノックインは依然として効率が悪いことが知られている。 本研究では、内在性の相同組換え機構に注目し、それをノックインに応用することで高効率な遺伝子改変技術を確立することを目的とした。
本研究では、ノックイン効率を効率よく評価するための評価系を構築したのに加え、内在性の相同組換え機構において働くことが知られている複数の遺伝子、および内在性の相同組換えに近い状態に誘導するために相乗的に働く因子のクローニングを行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

申請者が所属する滋賀医科大学では、カニクイザルにおけるゲノム編集研究を積極的に推進しているが、サルを用いる場合、マウスのように単純に試行数を増やすことで効率の問題を回避するということが倫理的に難しく、現状の効率ではノックイン実験は難しい状況である。
もし効率よくノックインを誘導することが可能になれば、カニクイザルを含めた大動物のみならず、全てを置き換えるポテンシャルを秘めた意欲的な研究である。

研究成果

• [雑誌論文] Non-human primates as a model for human development (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Tomonori、Fujiwara Kohei、Saitou Mitinori、Tsukiyama Tomoyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 16 号: 5 ページ: 1093-1103
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.03.021
  • NAID: 120007037861
  • 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
• [学会発表] Generation of transgenic cynomolgus monkeys using piggyBac transposition. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsukiyama T.
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Disease modeling in cynomolgus monkeys using CRISPR/Cas9. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsukiyama T.
  • 学会等名: 日本発生生物学会
  • 招待講演