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2016 年度 実施状況報告書

CRISPR/Cas9を用いた癌関連融合遺伝子の生成・生成抑制機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K00542
研究機関長崎大学

研究代表者

山内 基弘  長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (60437910)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード融合遺伝子 / CRISPR/Cas9 / DNA二本鎖切断 / DNA修復 / DNA-PKcs
研究実績の概要

平成28年度の計画は、CRISPR/Cas9ベクターの細胞への導入条件の検討およびリアルタイムPCRによる融合遺伝子生成頻度の定量アッセイの樹立であった。平成27年度に構築したCRISPR/Cas9ベクターはレンチウイルスベクターであるため、融合遺伝子を最も多く生成するウイルス力価を探った。また同時にDNAの細胞導入試薬である、Lipofectamine 3000も試した。融合遺伝子は平成27年度に再現性よく生成することがわかった、EML4-ALK融合遺伝子の生成量を見た。その結果、どの力価のウイルスよりもLipofectamine 3000でCRISPR/Cas9ベクターを導入した時の方がEML4-ALK融合遺伝子の生成量が多いことがわかったので、以後はCRISPR/Cas9ベクターの細胞への導入はLipofectamine 3000を用いて行うこととした。また平成27年度の検討によりリアルタイムPCRよりもデジタルPCRの方が融合遺伝子生成量の定量性に優れていることがわかったので、平成28年度からはデジタルPCRを用いることとした。樹立した融合遺伝子生成量の定量アッセイを用いて、融合遺伝子の生成・生成抑制にかかわる因子の探索を行った。主要なDNA修復因子である、DNA-PKcs, Ligase IV, あるいはPARP1に対する阻害剤を細胞に処理したところ、DNA-PKcsの阻害剤を処理した細胞でのみ、EML4-ALK融合遺伝子の生成量がコントロールと比べ有意に減少することがわかった。この結果はDNA-PKcsがEML4-ALK融合遺伝子の生成において重要な役割を担っていることを示唆している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成28年度の計画は、CRISPR/Cas9ベクターの細胞への導入条件の検討およびリアルタイムPCRによる融合遺伝子生成頻度の定量アッセイの樹立であった。しかし実際にはアッセイの樹立に加え、平成29年度に予定していた、融合遺伝子の生成にかかわる分子の同定ができたため。

今後の研究の推進方策

平成28年度に融合遺伝子の生成にかかわる分子としてDNA-PKcsを見つけた。DNA-PKcsはDNA二本鎖切断修復経路のひとつ、Classical non-homologous end joining (c-NHEJ)の主要な因子である。そこで、樹立したアッセイを使って、他のc-NHEJ因子である、Ku70, Ku80, XLF, XRCC4, LIG4についても融合遺伝子の生成への関与の有無を調べる。また最近、c-NHEJにResection-dependent c-NHEJとResection-independent c-NHEJの2つのサブ経路があることが発見された(Biehs et al. Mol. Cell 2017)。Resectionとは、DNA二本鎖切断の末端を削ることを指し、Resection-dependent c-NHEJではDNA-PKcsやKu70/80などのc-NHEJ因子に加え、ResectionにかかわるPlk3, CtIP, BRCA1, MRE11, EXD2, Exo1, Artemisなどの因子が働いていることが明らかとなった。そこで平成29年度はc-NHEJの2つのサブ経路のうちのどちらが融合遺伝子生成に関与しているかも調べる予定である。また融合遺伝子の生成抑制にかかわる因子もRNAiスクリーニングにより明らかにしたい。

次年度使用額が生じた理由

当初平成28年度に購入予定であった試薬に関し、次年度により良い新しい試薬が発売されるとの情報を得たので、平成28年度は購入しないこととした。

次年度使用額の使用計画

平成29年度に新しい試薬が発売され次第、購入し、実験に使用する計画である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Regulation of pairing between broken DNA-containing chromatin regions by Ku80, DNA-PKcs, ATM, and 53BP1.2017

    • 著者名/発表者名
      Motohiro Yamauchi, Atsushi Shibata, Keiji Suzuki, Masatoshi Suzuki, Atsuko Niimi, Hisayoshi Kondo, Miwa Miura, Miyako Hirakawa, Keiko Tsujita, Shunichi Yamashita, Naoki Matsuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 41812

    • DOI

      10.1038/srep41812

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Regulation of pairing between broken DNA-containing chromatin regions by Ku80, DNA-PKcs, ATM, and 53BP1.2017

    • 著者名/発表者名
      山内基弘、柴田淳史、鈴木啓司、鈴木正敏、新美敦子、近藤久義、三浦美和、平川美弥子、辻田啓子、山下俊一、松田尚樹
    • 学会等名
      Ataxia Telangiectasia Workshop 2017
    • 発表場所
      ミラノ(イタリア)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Establishment of a novel quantitative assay for cancer-related gene fusion using CRISPR/Cas92016

    • 著者名/発表者名
      山内基弘、平川美弥子、辻田啓子、松田尚樹
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-11-30
  • [学会発表] CRISPR/Cas9を用いた癌関連融合遺伝子の生成頻度の定量アッセイの樹立2016

    • 著者名/発表者名
      山内基弘
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-06

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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