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2019 年度 実施状況報告書

網膜疾患関連遺伝子の機能解析のための新規CRISPR-Cas9ベクターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K09395
研究機関東北大学

研究代表者

藤田 幸輔  東北大学, 医学系研究科, 助教 (80708115)

研究分担者 中澤 徹  東北大学, 医学系研究科, 教授 (30361075)
西口 康二  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (30447825)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードアデノ随伴ウイルス / ゲノム編集 / 網膜 / 遺伝子治療
研究実績の概要

近年、遺伝子解析技術の発展により眼疾患の遺伝的背景が急速に解明されつつある。しかし、同定された多くの疾患関連遺伝子の機能解析が十分になされていない。一方、近年、効率的な遺伝子機能解析手法としてCRISPR-Cas9システムによるゲノム編集が注目されている。これを用いて短時間かつin vivoで網膜神経細胞における遺伝子機能を評価する場合、アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いてターゲット細胞にシステムを導入することになるが、AAVは搭載可能なインサートサイズが小さいという難点がある。本研究は、CRISPR-Cas9システムによるゲノム編集に必要な各パーツを小型化することにより1つのAAV上に搭載したAll-in-one AAVベクターを作製し、網膜細胞を対象に効率的な遺伝子機能解析を可能にする技術開発を目的とする。
初年度は、視細胞特異的な小型プロモーターを開発し、それを組み込んだAll-in-oneゲノム編集用AAVを作製した。ゲノム編集を効果的に判定するために、視細胞変性モデルマウスを用いて、ゲノム編集による病因変異の正常化とそれによる治療効果を検討した。
当該年度は、引き続きゲノム編集による治療効果を詳細に解析・検討した。その結果、開発したAll-in-one ゲノム編集AAVベクターにより、マウス視細胞の病因変異がおよそ10%正常に修復されたことを明らかにした。その効果について組織学的、電気生理学的、行動学的に視機能を評価したところ、従来の遺伝子治療と同程度にまで視力が回復したことが示された。加えて、オフターゲット効果が生じていないことも確認し、有用な遺伝子治療ツールとなりうることを示した。
本研究は効率的な遺伝子機能解析の大幅な効率化とともに、遺伝子治療への応用も期待できるものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当該年度はAll-in-one AAVベクターの作製を行い、年度後半からマウス網膜でのゲノム編集効果の評価に取り組む計画であった。現在までのところ、開発したAll-in-one AAVベクターを用いて視細胞のゲノム編集による遺伝子治療を行い、視機能回復に成功した。以上のように、既に遺伝子治療まで可能なAll-in-one AAVベクターが完成している。これは遺伝子機能解析にも有用である。現段階において、研究を進める上で大きな問題はなく、おおむね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

今後はゲノム編集効率の向上に取り組み、より効果的なゲノム編集ツールの開発を行っていく。ゲノム編集効率の向上が見込まれる薬剤の検討や、AAVベクターの改変を行い、培養細胞を用いた系により評価する。選定した改良型AAVベクターをマウス網膜に導入し、編集効果を解析していく。
また、網膜の他の細胞種を標的にしたゲノム編集AAVベクターの開発も同時に行っていく。

次年度使用額が生じた理由

(理由) AAV作製には多量のプラスミド作製・培養関係の消耗品、また精製過程にはカラムや溶液、濃縮用のカラムも必要であり、クオリティチェックにもSDS-PAGE、 ウイルスゲノムの定量、遺伝子発現解析を行う必要があり、関連試薬費として計上した。しかし、当該年度はAAVベクターが開発済だったこともあり、AAVの消費が想定より若干少なかったため、次年度に繰り越す結果となった。
(使用計画) ゲノム編集AAVベクターの改良を行う予定であり、多量のプラスミド作製・培養関係の消耗品、また精製過程にはカラムや溶液、濃縮用のカラムも必要であり、クオリティチェックにもSDS-PAGE、ウイルスゲノムの定量、遺伝子発現解析を行う必要がある。また、使用するマウスについても費用を要する。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] In vivo imaging of the light response in mouse retinal ganglion cells based on a neuronal activity-dependent promoter2020

    • 著者名/発表者名
      Fujita Kosuke、Nishiguchi Koji M.、Sato Kota、Nakagawa Yurika、Nakazawa Toru
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 521 ページ: 471~477

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.10.155

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single AAV-mediated mutation replacement genome editing in limited number of photoreceptors restores vision in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Nishiguchi Koji M.、Fujita Kosuke、Miya Fuyuki、Katayama Shota、Nakazawa Toru
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 482

    • DOI

      10.1038/s41467-019-14181-3

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2021-01-27  

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