「母性Cas9」による多遺伝子編集マウス開発と多因子性疾患の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15233
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 桜井 敬之 信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (80317825)
• 研究分担者: 新藤 隆行 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (90345215)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: ゲノム編集 / CRISPR/Cas9 / 母性Cas9 / 発生工学 / アドレノメデュリン / 多因子性疾患 / 高血圧

研究実績の概要

CRISPR/Cas9ゲノム編集技術は同時多遺伝子改変を可能とする。我々はこの技術を同時多遺伝子改変疾患マウス作製に活かそうと考え、母性因子としてCas9を一過的に含有する受精卵を介した「母性Cas9ゲノム編集法」を考案した。従来法は、gRNAと共にCas9 mRNAあるいはCas9 proteinを受精卵に導入するものであるが、多遺伝子加工を念頭に置いた場合、導入するゲノム編集成分の種類や量の増加が必要となるが、その容量には上限がある。母性Cas9を含む受精卵は、外部からのCas9供給は不要なため、その分、胚へ導入するgRNA種類や量を増やすことができる。事実、我々は本研究で母性Cas9胚ゲノム編集は、従来法の塩基配列変異および導入能と比較しても遜色無い事、むしろ同時多遺伝子変異マウス産出数は有意に多い事、個体あたりの同時変異遺伝子数が増える事を見出した。実際に３および９遺伝子同時変異マウス作製にも高率で成功した。
次ぎに同条件を元に多因子性高血圧に対する疾患マウス作製を開始した。高血圧のGWAS解析で変異報告のあるヒト遺伝子について、その相同域のマウスゲノム配列を解析した。両者の相同性が高い5遺伝子を選び、母性Cas9ゲノム編集法により同時遺伝子改変の多因子性高血圧症候補マウス群（5遺伝子の変異が各個体で異なっており、多くがヘテロ変異）を作製した。同マウスは8-15週齢にかけて血圧中心に各遺伝子変異との関係を探ったところ、未処理の対象群に比べ収縮期血圧が高い傾向あるいは低い傾向を示す個体群が観察でき、これらは特定の遺伝子変異を伴う傾向を認めた。以上、本研究で、我々は「母性Cas9ゲノム編集法」による同時多遺伝子改変F0マウス作製法を構築し、これが多因子性疾患モデルマウス作製とその病態解析に有用となる事を提示した。

研究成果

• [雑誌論文] Timing of CRISPR/Cas9-related mRNA microinjection after activation as an important factor affecting genome editing efficiency in porcine oocytes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Kosuke M, Koriyama M, Inada E, Saitoh I, Ohtsuka M, Nakamura S, Sakurai T, Watanabe S, Miyoshi K.
  • 雑誌名: Theriogenology. 巻: 108 ページ: 29-38
  • DOI: 10.1016/j.theriogenology.2017.11.030.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endogenous calcitonin gene-related peptide suppresses ischemic brain injuries and progression of cognitive decline. (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhai L, Sakurai T, Kamiyoshi A, Ichikawa-Shindo Y, Kawate H, Tanaka M, Xian X, Hirabayashi K, Dai K, Cui N, Tanimura K, Liu T, Wei Y, Tanaka M, Tomiyama H, Yamauchi A, Igarashi K, Shindo T.
  • 雑誌名: J Hypertens. 巻: 36 ページ: 876-891
  • DOI: 10.1097/HJH.0000000000001649.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noninheritable Maternal Factors Useful for Genetic Manipulation in Mammals. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakurai T, Shindo T, Sato M
  • 雑誌名: Results Probl Cell Differ. 巻: 63 ページ: 495-510
  • DOI: 10.1007/978-3-319-60855-6_21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Generation of Somatic Cell Nuclear Transfer-Competent Porcine Cells with Mutated Alleles at Multiple Target Loci by Using CRISPR/Cas9 Combined with Targeted Toxin-Based Selection System. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Miyoshi K, Nakamura S, Ohtsuka M, Sakurai T, Watanabe S, Kawaguchi H, Tanimoto A
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 18 ページ: E2610
  • DOI: 10.3390/ijms18122610.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2系は、EndMTと転位前土壌形成を抑制し、癌転移を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中愛、小山晃英、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、劉甜、羨鮮、今井章、テキ留玉、平林一貴、載昆、谷村圭哉、劉騰、崔南奇、Yangxuan Wei、山内啓弘、新藤隆行
  • 学会等名: 第４６回 日本心脈管作動物質学会
• [学会発表] Vasoprotective Activities of the Adrenomedullin-RAMP2 System in Endothelial Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 羨鮮、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、田中愛、小山晃英、河手久香、劉甜、今井章、Liuyu Zhai、平林一貴、載昆、谷村圭哉、劉騰、崔南奇、Yangxuan Wei, 五十 嵐恭子、山内啓弘、新藤隆行
  • 学会等名: 第81回 日本循環器学会
• [学会発表] Endogenous Calcitonin Gene-Related Peptide Regulates Lipid Metabolism and Energy Homeostasis in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: 劉甜、神吉昭子、桜井敬之、新藤優佳、河手久香、田中愛、羨鮮、今井章、Liuyu Zhai、平林一貴、載昆、谷村圭哉、劉騰、崔南奇、Yangxuan Wei, 五十 嵐恭子、山内啓弘、新藤隆行
  • 学会等名: 第81回 日本循環器学会
• [学会発表] Adrenomedullin Suppresses VEGF-induced Vascular Hyperpermeability and Inflammation in Retinoparthy (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井章、鳥山佑一、家里康弘、平林一貴、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、田中愛、劉甜、羨鮮、テキ留玉、載昆、谷村圭哉、劉騰、崔南奇、Yangxuan Wei, 山内啓弘、村田敏規、新藤隆行
  • 学会等名: 第81回 日本循環器学会
• [学会発表] Endogenous Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP) Suppresses Nerve Injuries and Progression of Vascular Dementia (2017)
  • 著者名/発表者名: Liuyu Zhai、Takayuki Sakurai, Akiko Kamiyoshi,Yuka Ichikawa-Shindo, Hisaka Kawate, Megumu Tanaka, Tian Liu, Xian Xian, Akira Imai, Kazutaka Hirabayashi, Kun Dai, Nanqi Cui, Keiya Tanimura, Teng Liu, Yangxuan Wei, Takayuki Shindo
  • 学会等名: 第81回 日本循環器学会
• [学会発表] 低酸素惹起性、および炎症惹起性血管新生病において、アドレノメデュリン-RAMP2系は相反する意義を有する (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井章、平林一貴、家里康弘、鳥山佑一、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、田中愛、劉甜、羨鮮、テキ留玉、載昆、谷村圭哉、劉騰、崔南奇、Yangxuan Wei、山内啓弘、村田敏規、新藤隆行
  • 学会等名: 第90回日本内分泌学会
• [学会発表] 母性Cas9による遺伝子改変マウス作製とそのゲノム編集能の特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桜井敬之、神吉昭子、河手久香、渡部聡、佐藤正宏、新藤隆行
  • 学会等名: 第２回 日本ゲノム編集学会
• [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2系は褐色脂肪細胞とベージュ脂肪細胞の分化を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 神吉昭子、桜井敬之、新藤優佳、河手久香、田中愛、羨鮮、Liuyu Zhai、平林一貴、載昆、崔南奇、田中正明、谷村圭哉、劉騰、冨山遙、Yangxuan Wei、 山内啓弘、新藤隆行
  • 学会等名: 第38回 日本肥満学会
• [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2系は、低酸素惹起性血管新生および炎症惹起性血管新生において、二面性を有する (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井章、平林一貴、田中正明、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、田中愛、テキ留玉、載昆、崔南奇、劉騰、谷村圭哉、Yangxuan Wei、冨山遙、松井周平、山内啓弘、村田敏規、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2系を標的とした、網膜中心静脈閉鎖症の治療法開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平林一貴、今井章、鳥山佑一、田中正明、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、田中愛、テキ留玉、載昆、崔南奇、劉騰、谷村圭哉、Yangxuan Wei、冨山遙、松井周平、山内啓弘、村田敏規、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [学会発表] 臓器間転位におけるアドレノメデュリン-RAMP2系の病態生理学的意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: 載昆、田中愛、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、崔南奇、Yangxuan Wei、冨山遙、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2系による血管内皮保護機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中愛、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、載昆、崔南奇、Yangxuan Wei、山内啓弘、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2系による脂肪細胞の細胞骨格およびエネルギー代謝制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神吉昭子、桜井敬之、新藤優佳、河手久香、田中愛、テキ留玉、平林一貴、田中正明、劉騰、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [学会発表] 循環器ストレス応答におけるアドレノメデュリン-RAMP2系の意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: 崔南奇、大和慎治、桜井敬之、神吉昭子、新藤優佳、河手久香、載昆、Yangxuan Wei、冨山遙、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [学会発表] カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)は、脳虚血および認知機能障害の進展を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: テキ留玉、桜井敬之、神吉昭子、河手久香、新藤優佳、載昆、崔南奇、Yangxuan Wei、谷村圭哉、新藤隆行
  • 学会等名: CVMW2017 心血管代謝週間
• [備考] 信州大学大学院医学系研究科循環病態学教室
  • URL: http://www7a.biglobe.ne.jp/̃shindo/
• [備考] 信州大学大学院医学系博士課程 疾患予防医科学系専攻 循環病態学
  • URL: http://www.shinshu-u.ac.jp/graduate/medicine/doctoral/m-science/saisei.html