新規トランスジェニック細胞樹立の基盤技術確立と合成生物学への応用

• 研究領域: 動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するための合成生物学の基盤構築
• 研究課題/領域番号: 24119506
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 野村 渉 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (80463909)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2013年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2012年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: タンパク質 / 合成生物学 / ゲノム編集 / DNA / ヌクレアーゼ / ゲノム修飾 / ケミカルバイオロジー / 蛋白質 / ゲノム / 遺伝子 / 酵素 / 分子進化

研究概要

Synthetic Biology（合成生物学）の分野では，細胞を部品の集合であると考え，それらの部品を人工的なものに置き換えてみる，もしくは完全な人工物で集合体（細胞・広い意味での生物）を組み上げる（再構成する）研究が進んでおり，細胞ベースの優れた技術を生み出す領域としての役割も担う。細胞の構成要素としてのゲノムは，普遍的遺伝情報を格納する場としてその他の生体高分子の成り立ちにも大きく影響をもつ。従って，ゲノムを自在に操作および制御する技術が，合成生物学研究，特に哺乳類細胞における研究の発展に大きく貢献すると期待される。
ゲノムに対する人為的な制御を可能とするためには30億塩基対から構成されるヒトゲノム配列に対して標的となるDNA配列に対して高い特異性で結合するタンパク質が必要となる。これを用いてエフェクタードメインを融合させ，酵素機能を有する機能分子を創製することができ，かつタンパク質発現系を利用して細胞内で作用させることができる。
DNA切断反応を用いたゲノム編集技術によって内因性遺伝子に自在にトランス遺伝子や変異を導入できる。本研究では，ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）を用いたトランスジェニック（ノックアウト）細胞樹立を行い，テロメア伸長酵素であるhTERT遺伝子のプロモーター領域を標的としたゲノム編集に成功した。他の標的としてこれまでノックアウトマウスの作製が困難であったASH1遺伝子（耐性致死）のエクソン配列を標的とし，それぞれZFNによる配列特異的なDNA切断による変異導入で標的箇所をゲノム編集した細胞を得ることに成功した。また，標的遺伝子部分を特異的に組み換えるDNA組換え酵素（ZFR）を用いた研究では目的とする欠損配列を生成させることに成功した。以上の結果は哺乳類細胞での内因性遺伝子に対するエンジニアリング技術基盤の確立につながると考えられる。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A CD4 Mimic as an HIV Entry Inhibitors: Pharmacokinetics (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, C., Narumi, T., Otsuki, H., Hirota, Y., Arai, H., Yoshimura, K., Harada, S., Ohashi, N., Nomura, W., Miura, T., Igarashi, T., Matsuhita, S., Tamamura, H.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 号: 24 ページ: 7884-7889
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] CXCR4-derived synthetic peptides inducing anti-HIV-1 antibodies. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto C, Nomura W, Narumi T, Fujino M, Nakahara T, Yamamoto N, Murakami T, Tamamura H.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 号: 22 ページ: 6878-6885
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.09.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anti-HIV-1 Peptide Derivatives Based on the HIV-1 Co-receptor CXCR4. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto C, Nomura W, Narumi T, Fujino M, Tsutsumi H, Haseyama M, Yamamoto N, Murakami T, Tamamura H.
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 8 号: 10 ページ: 1668-1672
  • DOI: 10.1002/cmdc.201300289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-Permeable Stapled Peptides Based on HIV-1 Integrase Inhibitors Derived from HIV-1 Gene Products. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura W, Aikawa H, Ohashi N, Urano E, Metifiot M, Fujino M, Maddali K, Ozaki T, Nozue A, Narumi T, Hashimoto C, Tanaka T, Pommier Y, Yamamoto N, Komano JA, Murakami T, Tamamura H.
  • 雑誌名: ACS Chem. Biol. 巻: 8 号: 10 ページ: 2235-2244
  • DOI: 10.1021/cb400495h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peptide-based Ligand Screening and Functional Analysis of Protein Kinase C (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, N., Nomura, W., Narumi, T., Tamamura, H.
  • 雑誌名: Biopolymers: Peptide Science 巻: 100 号: 6 ページ: 613-620
  • DOI: 10.1002/bip.22324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multimerized CHR-Derived Peptides as HIV-1 Fusion Inhibitors. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura W, Hashimoto C, Suzuki T, Ohashi N, Fujino M, Murakami T, Yamomoto N, Tamamura H.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 号: 15 ページ: 4452-4458
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2013.05.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low Molecular Weight CXCR4 Ligands with Variable Spacers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Narumi, T., Aikawa, H., Tanaka, T., Hashimoto、C., Ohashi, N., Nomura, W., Kobayakawa, T., Takano, H., Hirota, Y., Murakami, T., Yamamoto, N. and Tamamura, H.
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 8 号: 1 ページ: 118-124
  • DOI: 10.1002/cmdc.201200390
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD4 mimics as HIV entry inhibitors: Lead optimization studies of the aromatic substituents. (2012)
  • 著者名/発表者名: Narumi T, Arai H, Yoshimura K, Harada S, Hirota Y, Ohashi N, Hashimoto C, Nomura W, Matsushita S, Tamamura H
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 21 ページ: 2518-2526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pharmacophore-Based Small Molecule CXCR4 Ligands. (2012)
  • 著者名/発表者名: Narumi, T., Tanaka, T., Hashimoto, C., Nomura, W., Aikawa, H., Sohma, A., Itotani, K., Kawamata, K., Murakami, T., Yamamoto, N. and Tamamura, H.
  • 雑誌名: Bioorg.Med. Chem. Lett. 巻: 22 号: 12 ページ: 4169-4172
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2012.04.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of a Synthetic C34 Trimer of HIV-1 gp41 as AIDS Vaccines (2012)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, C., Nomura, W., Ohya, A., Urano, E., Miyauchi, K., Narumi, T., Aikawa, H., Komano, J.A., Yamamoto, N., Tamamura, H.
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 巻: (in press) 号: 10 ページ: 3287-3291
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2012.03.050
  • 査読あり
• [学会発表] 人工酵素によるゲノム編集工学とその応用、可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村渉
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: ホテル日航熊本
  • 招待講演
• [学会発表] ジンクフィンガー融合酵素による遺伝子発現制御法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村渉
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2013-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] ジンクフィンガーヌクレアーゼによるテロメア活性の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村渉、増田朱美、玉村啓和
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] Effects of Zinc Finger Nucleases Targeting Telomerase Promoter Region (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nomura, Akemi Masuda, Hirokazu Tamamura
  • 学会等名: The 2nd Annual Conference of the International Chemical Biology Society
  • 発表場所: 京都大学紫蘭会館
• [学会発表] DNA Modification Enzymes Utilizing Sequence-Specificity of Zinc Finger Domains (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nomura, Hirokazu Tamamura
  • 学会等名: CBI学会2013年大会
  • 発表場所: 船堀タワーホール
• [学会発表] Creation of Zinc Finger Nucleases Targeting Telomerase Promoter Region (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nomura, Akemi Masuda, Hirokazu Tamamura
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific International Peptide Symposium
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク
• [学会発表] Development of Peptide-derived Molecular Probes and Inhibitors Based on the Interactions with Biomacromolecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nomura
  • 学会等名: 4th Asia-Pacific International Peptide Symposium
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク
  • 招待講演
• [学会発表] テロメラーゼプロモーター領域を標的としたゲノム編集 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村渉、増田朱美、玉村啓和
  • 学会等名: 細胞を創る会6.0
  • 発表場所: 慶應義塾大学鶴岡タウンキャンパス
• [学会発表] ジンクフィンガーからゲノム編集ツールへの展開 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野村渉
  • 学会等名: 2013年東日本スクリプス会
  • 発表場所: ゆうぽうと五反田
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Zinc Finger Enzymes for Genome Engineering. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura W, Masuda A, Tamamura H
  • 学会等名: The First International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2012-11-28
• [学会発表] 人工酵素のデザインに基づくゲノム修飾・編集法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野村 渉
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会 5.0
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] 設計型 DNA組換え酵素の配列特異的反応に関する定量的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田朱美、野村渉、玉村啓和
  • 学会等名: 第49回ペプチド討論会
  • 発表場所: 鹿児島市
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] Development of zinc finger nucleases targeting Epstain-Barr virus genome for suppression of viral production in B cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura W, Kondo A, Masuda A, Ryo A, Tamamura H
  • 学会等名: FASEB SRC, Genome Engineering: Research Applications
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2012-09-02
• [学会発表] Studies of Designer Zinc Finger Enzymes and Applications for Genome Editing and Modification. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nomura W, Masuda A, Kondo A, Ohba K, Yamamoto N, Tamamura H
  • 学会等名: The 26th Annual Symposium of the Protein Society
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2012-08-05
• [学会発表] ジンクフィンガー融合型酵素によるゲノム編集法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野村渉、増田朱美、卜部亜里沙、玉村啓和
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第 7回年会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-06-07
• [図書] Peptide Science 2012 (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda A, Nomura W, Tamamura H.
  • 総ページ数: 419
  • 出版者: Kazuhisa Sugimura (Ed.), The Japanese Peptide Society, Osaka
• [図書] Peptide Science 2012 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto C, Nomura W, Komano JA, Tamamura H.
  • 総ページ数: 419
  • 出版者: Kazuhisa Sugimura (Ed.), The Japanese Peptide Society, Osaka
• [図書] Peptide Science 2012 (2013)
  • 著者名/発表者名: Nomura W, Narumi T, Aikawa H, Tamamura H.
  • 総ページ数: 419
  • 出版者: Kazuhisa Sugimura (Ed.), The Japanese Peptide Society, Osaka
• [図書] 「HIV阻害剤・腫瘍認識プローブとしてのケモカイン受容体リガンド」ペプチド医薬の最前線 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野村 渉
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: (株)シーエムシー出版
• [備考] 東京医科歯科大学生体材料工学研究所メディシナルケミストリー分野 研究業績
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/i-mde/www/molb/publication/index.html
• [備考] 東京医科歯科大学生体材料工学研究所メディシナルケミストリー分野ウェブページ
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/i-mde/www/molb/member/nomura.html