人工酵素ＺＦＮを用いたユニバーサル遺伝子改変システムの開発

• 研究課題/領域番号: 24657156
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 山本 卓 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90244102)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: バイオテクノロジー / ゲノム編集 / 発生・分化 / 人工ヌクレアーゼ

研究成果の概要

本研究では、人工ヌクレアーゼのZFNやTALENを用いたゲノム編集技術によって、様々な動物において利用可能な標的遺伝子の破壊法および外来遺伝子のノックイン方法の確立を行った。バフンウニHesC遺伝子をターゲットとするZFNタンパク質を大腸菌で作製し、ウニ受精卵に顕微注入したところ、ZFN mRNAを用いた変異導入に比べて発生の早期での変異導入が観察された。さらに、新たに開発されたTALENの作製システムの構築し、高活性型TALEN(Platinum TALEN)を用いた線虫、ショウジョウバエ、コオロギ、ウニ、ホヤ、カエル、イモリなど様々な動物での標的遺伝子破壊を成功させた。

研究成果

• [雑誌論文] Unliganded thyroid hormone receptor alpha regulates developmental timing via gene repression in Xenopus tropicalis (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Choi, K. T. Suzuki, T. Sakuma, L. Shewade, T. Yamamoto and D. R. Buchholz
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 156 号: 2 ページ: 735-44
  • DOI: 10.1210/en.2014-1554
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Germ cell mutations of the ascidian Ciona intestinalis with TALE nucleases. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Treen N, Hozumi A, Sakuma T, Yamamoto T, Sasakura Y.
  • 雑誌名: Genesis 巻: in press 号: 5 ページ: 431-439
  • DOI: 10.1002/dvg.22770
  • 査読あり
• [雑誌論文] TALEN-induced gene knock out in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kondo T
  • 雑誌名: Development Growth and Differentiation 巻: 56:1 号: 1 ページ: 86-91
  • DOI: 10.1111/dgd.12097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription activator-like effector nucleases efficiently disrupt the target gene in Iberian ribbed newts (Pleurodeles waltl), an experimental model animal for regeneration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Sakamoto K, Sakuma T, Yokotani N, Inoue T, Kawaguchi E, Agata K, Yamamoto T, Takeuchi T
  • 雑誌名: Development, Growth and Differentiation 巻: 56 号: 1 ページ: 115-121
  • DOI: 10.1111/dgd.12103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted mutagenesis in sea urchin embryos using TALENs. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosoi S, Sakuma T, Sakamoto N and Yamamoto T
  • 雑誌名: Dev Growth Differ 巻: 56 号: 1 ページ: 92-97
  • DOI: 10.1111/dgd.12099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted mutagenesis of multiple and paralogous genes in Xenopus laevis using two pairs of transcription activator-like effector nucleases (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakane, Y., Sakuma, T., Kashiwagi, K., Kashiwagi, A., Yamamoto, T. and Suzuki, K. T.
  • 雑誌名: Dev Growth Differ 巻: 56(1) 号: 1 ページ: 108-114
  • DOI: 10.1111/dgd.12105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Versatile strategy for isolating TALEN-mediated knockout mutants in Caenorhabditis elegans. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sugi T, Sakuma T, Ohtani T and Yamamoto T
  • 雑誌名: Dev Growth Differ 巻: 56 号: 1 ページ: 78-85
  • DOI: 10.1111/dgd.12108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tissue-specific and ubiquitous gene knockouts in Ciona by electroporating TALENs provide new approaches to investigate gene functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Treen, N., Yoshida, K., Sakuma, T., Sasaki, H., Kawai, N., Yamamoto, T., Sasakura, Y.
  • 雑誌名: Development 巻: 141 号: 2 ページ: 481-487
  • DOI: 10.1242/dev.099572
  • 査読あり
• [雑誌論文] TALEN-mediated single-base-pair editing identification of an intergenic mutation upstream of BUB1B as causative of PCS (MVA) syndrome. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ochiai H, Miyamoto T, Kanai A, Hosoba K, Sakuma T, Kudo Y, Asami K, Ogawa A, Watanabe A, Kajii T, Yamamoto T, Matsuura S.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 111(4) 号: 4 ページ: 1461-6
  • DOI: 10.1073/pnas.1317008111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient TALEN construction and evaluation methods for human cell and animal applications. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakuma T, Hosoi S, Woltjen K, Suzuki KI, Kashiwagi K, Wada H, Ochiai H, Miyamoto T, Kawai N, Sasakura Y, Matsuura S, Okada Y, Kawahara A, Hayashi S, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: (In press) 号: 4 ページ: 315-326
  • DOI: 10.1111/gtc.12037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Sry knockout mouse using TALEN via oocyte injection. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato T, Miyata K, Sonobe M, Yamashita S, Tamano M, Miura K, Kanai Y, Miyamoto S, Sakuma T, Yamamoto T, Inui M, Kikusui T, Asahara H, Takada S.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 3 号: 1 ページ: 3136-3136
  • DOI: 10.1038/srep03136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repeating pattern of non-RVD variations in DNA-binding modules enhances TALEN activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakuma T, Ochiai H, Kaneko T, Mashimo T, Tokumasu D, Sakane Y, Suzuki K, Miyamoto T, Sakamoto N, Matsuura S, Yamamoto T
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 3 号: 1 ページ: 3379-3379
  • DOI: 10.1038/srep03379
  • 査読あり
• [雑誌論文] High efficiency TALENs enable FO functional analysis by targeted gene disruption in Xenopus laevis embryos. (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki KI, Isoyama Y, Kashiwagi K, Sakuma T, Ochiai H, Furuno N, Kashiwagi A and Yamamoto T.
  • 雑誌名: Biology Open 巻: (In press) 号: 5 ページ: 448-452
  • DOI: 10.1242/bio.20133855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-transgenic genome modifications in a hemimetabolous insect using zinc-finger and TAL effector nucleases. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Ochiai H, Sakuma T, Horch HW, Hamaguchi N, Nakamura T, Bando T, Ohuchi H, Yamamoto T, Noji S, Mito T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 3 号: 1 ページ: 1017-1017
  • DOI: 10.1038/ncomms2020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc-finger nuclease-mediated targeted insertion of reporter genes for quantitative imaging of gene expression in sea urchin embryos. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ochiai H, Sakamoto N, Fujita K, Nishikawa M, Suzuki K, Matsuura S, Miyamoto T, Sakuma T, Shibata T, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 109 号: 27 ページ: 10915-10920
  • DOI: 10.1073/pnas.1202768109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient targeted mutagenesis of the chordate Ciona intestinalis genome with zinc-finger nucleases. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawai N, Ochiai H, Sakuma T, Yamada L, Sawada H, Yamamoto T, Sasakura Y.
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 54 号: 5 ページ: 535-545
  • DOI: 10.1111/j.1440-169x.2012.01355.x
  • NAID: 10031136923
  • 査読あり
• [学会発表] Genome editing using Platinum TALENs (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakuma T, Suzuki KI and Yamamoto T
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference
  • 発表場所: Nassau, Bahamas
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27
• [学会発表] ZFN法とTALEN法を用いたゲノム編集時代の到来 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡
  • 招待講演
• [学会発表] 人工ヌクレアーゼ（ZFNやTALEN）を用いたゲノム編集研究の現状と可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 第5回DNA鑑定学会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 人工ヌクレアーゼを基盤とした培養細胞および動物でのゲノム編集 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 日本動物学会 第83回大会
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] 人工ヌクレアーゼを基盤とする動物におけるゲノム編集 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Platinum TALENの開発と様々な動物におけるゲノム編集
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 理研シンポジウム「ゲノムデザイン技術と疾患モデル研究」
  • 発表場所: つくば
  • 招待講演
• [学会発表] 人工ヌクレアーゼを用いた両生類でのゲノム編集
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 日本動物学会第84回大会シンポジウム「生物実験材料としてのネッタイツメガエルの長所と有用性」
  • 発表場所: 岡山
  • 招待講演
• [学会発表] 高活性型TALENの開発と哺乳類培養細胞および動物での標的遺伝子改変
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 第65回日本生物工学会シンポジウム「次世代の植物バイオテクノロジー」
  • 発表場所: 広島
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集革命ー人工ヌクレアーゼを利用した遺伝子改変技術の開発
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 平成25年度広島バイオフォーラム「ここまで進んだゲノム科学とその活用」
  • 発表場所: 広島
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集技術の限りない可能性
  • 著者名/発表者名: 山本卓
  • 学会等名: 染色体工学研究センター研究成果発表会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [備考] 分子遺伝学研究室
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/index.html
• [備考] 分子遺伝学研究室
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/index.html
• [備考] ゲノム編集コンソーシアム
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/genome_editing/index.html
• [備考] 広島大学大学院理学研究科分子遺伝学研究室ホームページ
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/index.html
• [備考] ゲノム編集コンソーシアム
  • URL: http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/genome_editing/index.html
• [産業財産権] 核酸挿入用ベクター (2013)
  • 発明者名: 鈴木賢一、坂根祐人、佐久間哲史、山本卓
  • 権利者名: 鈴木賢一、坂根祐人、佐久間哲史、山本卓
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-11-06