あらゆる遺伝性疾患を再現可能にするゲノム編集プラットフォームの開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01409
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 山本 卓 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (90244102)
• 研究分担者: 佐久間 哲史 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (90711143) ; 細羽 康介 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (20781264)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ゲノム編集 / 疾患モデル

研究実績の概要

本年度、複数の疾患変異を導入した遺伝子を導入するシステムを確立するため、ムコ多糖症の原因遺伝子である内在性遺伝子を破壊するとともに変異遺伝子をノックインを試みた。対象とするムコ多糖症６型の原因遺伝子ArsB遺伝子のコード領域のエキソンにおいて複数のガイドRNAを設計し、CRISPR-CasシステムでのArsB遺伝子の断片化とマイクロホモロジー媒介末端結合(MMEJ)によるPITCh法および相同組換え(HR)でのcDNA全長の遺伝子ノックインを試みた。PCRによる連結部分の増幅長と塩基配列の解析から、欠失長の異なるアレルと正確な大規模欠失と遺伝子挿入の起こったアレルを持つ細胞をクローン化することに成功した。さらに他のムコ多糖症の原因遺伝子について、同様の遺伝子置換が可能であるを確認している。これらのデータに、オフターゲット作用の有無などの安全性評価に関するデータを加えて現在論文としての成果発表の準備を進めている。
ArsB遺伝子のムコ多糖症疾患の原因SNPをノックインしたマウスを作製するため、CRISPR-Cas9とssODNを利用したマウス胚での遺伝子改変を試みた。その結果、インデル変異を有する個体と目的のSNPを有する個体が作製された。しかしながらモザイク胚であったため、さらに効率的な変異体作成が必要とされる。一方、目的のSNPを有する個体を用いてヘテロ接合体の作製を試みる。これらの研究によって今後ムコ多糖症の発症メカニズムの解明を進めていく計画である。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Liverpool(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Liverpool
• [雑誌論文] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Ochiai H, Hayashi T, Umeda M, Yoshimura M, Harada A, Shimizu Y, Nakano K, Saitoh N, Liu Z, Yamamoto T, Okamura T, Ohkawa Y, Kimura H and Nikaido I
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 ページ: eaaz6699
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaz6699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insufficiency of ciliary cholesterol in hereditary Zellweger syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto T, Hosoba K, Itabashi T, Iwane AH, Akutsu SN, Ochiai H, Saito Y, Yamamoto T and Matsuura S
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 39 ページ: e103499
  • DOI: 10.15252/embj.2019103499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-gene imaging links genome topology, promoter-enhancer communication and transcription control (2020)
  • 著者名/発表者名: Li J, Hsu A, Hua Y, Wang G, Cheng L, Ochiai H, Yamamoto T, Pertsinidis A
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 巻: 27 ページ: 1032-1040
  • DOI: 10.1038/s41594-020-0493-6
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ゲノム編集に関する最近の研究動向 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本 卓
  • 学会等名: 日本薬学会 第141年会
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集技術の最前線 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本 卓
  • 学会等名: 第７回京都大学-稲盛財団合同「京都賞シンポジウム」
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集医療の可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本 卓
  • 学会等名: 第65回日本生殖医学会学術講演会・総会
  • 招待講演
• [図書] ゲノム編集とはなにか (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本 卓
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 978-4065194690
• [備考] 分子遺伝学研究室
  • URL: https://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/index.html