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本研究は、(1) RNAスイッチによる標的細胞の選別と運命制御、(2) タンパク質の細胞内空間配置を制御する人工RNAナノ構造体の設計と構築、(3) 生細胞内における人工RNPシステム進化系の創出、の3つの課題の達成を通して、細胞内の状態に応じた自律的な遺伝子操作を実現し、安全かつ精密な細胞運命制御技術を開発することを目的としている。
各課題について、本年度は以下の成果を得た。
(1) RNAスイッチによる細胞制御に関しては、複数種類のマイクロRNAに応答するmRNAスイッチをデザインし、数値解析と組み合わせることで、より精密に標的細胞を識別する手法を開発した。これにより、人工mRNAを細胞に直接導入することで、様々な細胞が混在する不均一な細胞集団から、生きたまま目的の細胞を識別・選別することが可能となった。また、RNAスイッチを応用した細胞特異的なゲノム編集や、miRNA応答性オンスイッチの開発など、RNAスイッチ技術の拡張にも成功した。
(2) RNAナノ構造体に関しては、タンパク質に応答して形態や機能が変化しうるRNAナノ構造体に加えて、低分子に応答する「リボスイッチナノ構造体」の設計、開発に成功した。これらRNAナノ構造体を分子足場として使うことで、細胞の状態に応じた、より精密な細胞内分子の空間配置制御が実現できると期待される。
(3) 人工RNPシステム進化系については、標的タンパク質に応答して、外来遺伝子の発現を制御できる人工RNA配列を取得する実験系を開発した。また、RNA構造に着目し、天然のトランスクリプトームから抽出したRNA構造単位をライブラリー化することで、標的タンパク質との相互作用を一度の実験で大規模に定量できる新技術、FORESTを開発した。これにより、様々なRNA結合タンパク質がどのようなRNA配列と構造を好んで結合するのかを明らかにした。
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