放射線の遺伝影響研究を目的として、マウス精原細胞の染色体に構造変異を持ち込む

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K12179
• 研究機関: 公益財団法人放射線影響研究所
• 研究代表者: 野田 朝男 公益財団法人放射線影響研究所, 分子生物科学部, 部長 (40294227)
• 研究分担者: 濱崎 幹也 公益財団法人放射線影響研究所, 分子生物科学部, 研究員 (80443597)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 放射線被曝 / ゲノム / 突然変異 / 遺伝子編集 / 精原幹細胞

研究実績の概要

マウス精原幹細胞 （GS細胞）のin vitro培養系を用いて、放射線照射により生じる突然変異の解析と、放射線突然変異を模倣する人工的な染色体構造突然変異の作成を試みた。初年度および第2年度は、放射線照射後のGS細胞クローンの全ゲノム解析を行い、非照射群と比較してSNVが若干の増加傾向を示すこと、small InDelやmultisite mutationは明らかに有意な増加する事を報告した。1塩基から50塩基の範囲内での欠失(deletion)についての詳細な解析からは、非被ばくコントロール群とは異なり、被ばく群ではユニークなシーケンス部分に欠失が増加していることが明らかとなった。これは、小規模の欠失型突然変異については、自然に起こるのは繰り返し配列部分に由来するのに対し、放射線ではユニークな配列部分で起こることを示唆していた。次に、さらに大きな染色体構造異常を効率良く得ることを目的として、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術にて人工的な染色体異常を持つ細胞の作成をモデル細胞で試みた。その結果、100bpから100kbpの範囲では、容易に人工的な欠失が作成できることが明らかとなった。1Mb以上のサイズの欠失や染色体転座も不可能ではない技術レベルに達した。また大きな欠失の原因となる修復不能な損傷の発生メカニズムについても解析し、ATMと53BP1およびCHD7が関わることを明らかとした。以上の結果より、53BP1およびCHD7の機能を抑制し、修復不能な損傷を増加させることで染色体構造異常の生成を制御できると考えるに至った。

研究成果

• [雑誌論文] ATM-dependent phosphorylation of CHD7 regulates morphogenesis-coupled DSB stress response in fetal radiation exposure (2023)
  • 著者名/発表者名: Noda A, Muramoto K, Mishima S.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 34 ページ: ar39, 1-13
  • DOI: 10.1091/mbc.E22-10-0450
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Translocations are induced in hematopoietic stem cells after irradiation of fetal mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hamasaki K, Matsumoto T, Cologne J, Mukai M, Kodama Y, Noda A, Nakamura N.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 64 ページ: 99-104
  • DOI: 10.1093/jrr/rrac078
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Association of Radiation Exposure with Stable Chromosome Aberrations in Atomic Bomb Survivors Based on DS02R1 Dosimetry and FISH Methods (2023)
  • 著者名/発表者名: Richard Sposto, Kismet A. Cordova, Kanya Hamasaki, Nori Nakamura, Asao Noda, Yoshiaki Kodama
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 199 ページ: 170-181
  • DOI: 10.1667/RADE-22-00154.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Massive expansion of multiple clones in the mouse hematopoietic system long after whole-body X-irradiation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Satoh Y, Uchimura A, Misumi M, Kyoizumi S, Taga M, Matsuda Y, Noda A, Kusunoki Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 17276
  • DOI: 10.1038/s41598-022-21621-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ゲノム変異シグナチャーから放射線分子影響を紐解く：遺伝子改変マウスによるin vivo 突然変異解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野田朝男、中村典
  • 雑誌名: 放射線生物研究 巻: 57 ページ: 192-201
  • 査読あり
• [学会発表] ATM-dependent phosphorylation of CHD7 regulates morphogenesis-coupled DSB stress response in fetal radiation exposure (2023)
  • 著者名/発表者名: Asao Noda, Kaori Muramoto, and Shuji Mishima
  • 学会等名: 19th Ataxia-Telangiectasia Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Role of CHD7 in radiation-induced fetal malformations. (2022)
  • 著者名/発表者名: Noda A, Muramoto K, Mishima S.
  • 学会等名: Joint Meeting of the American Society for Cell Biology 2022 & European Molecular Biology Organization 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Genome-wide analysis of the hereditary effects of radiation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchimura A, Satoh Y, Noda A.
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第65回大会
• [学会発表] Frequencies and characteristics of somatic mutations induced by X-irradiation in mouse hematopoietic stem cells. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Y, Uchimura A, Satoh Y, Kato N, Toshishige M, Kajimura J, Kubo Y, Yamaoka M, Hamasaki K, Yoshida K, Noda A, Tanabe O.
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第65回大会