2020 年度研究成果報告書

ゲノム編集による四肢再生特異的発現遺伝子の機能解析とツメガエル成体の再生能回復

研究課題

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研究課題/領域番号	18K14723
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分44020:発生生物学関連
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	川住愛子国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (80625484)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	四肢再生 / 形態形成 / ゲノム編集 / トランスクリプトーム解析 / アフリカツメガエル / ネッタイツメガエル / RNA-seq
研究成果の概要	高い再生能力をもつアフリカツメガエル幼生が後肢を発生・再生する過程の形態形成期についてトランスクリプトーム解析を行い、「再生領域特異的に発現上昇する遺伝子」を10個同定した。うち2個の遺伝子（X1, X2）についてゲノム編集による機能欠損実験を行ったところ、幼生で後肢再生が異常になる表現系(後肢"発生"には全く異常が見られない)が得られ、複数の形態形成遺伝子発現の減少が見られた。次に熱ショック応答を利用した過剰発現による機能回復実験を行ったところ、成体で後肢切断後に先端が2～3本に分岐した軟骨をもつ器官が再生するという表現系が得られ、形態形成遺伝子発現の上昇が確認された。
自由記述の分野	四肢再生
研究成果の学術的意義や社会的意義	アフリカツメガエル成体は不完全な後肢再生（通常は単純な１本の軟骨をもつ後肢が再生）しか起こせないが、単一遺伝子を人為的に発現させることで、最大３本に分かれた軟骨をもつ後肢を再生させることができた。また、機能欠損することによって後肢再生部位の形態形成に異常が現れ、その時に発生の形態形成には全く影響が見られなかった。この様な働きをもつ遺伝子の発見は世界初である。今回得られた因子をさらに詳しく解析することで、不完全な再生能力をもつアフリカツメガエルに完全な再生をさせるための手がかりが得られると予想される。