ツメガエルにおける精子核移植CRISPR法に基づく高効率ノックイン技術の開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23H05244
• 研究種目: 奨励研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 3120:分子レベルから細胞レベルの生物学、細胞レベルから個体レベルの生物学、個体レベルから集団レベルの生物学と人類学、神経科学およびその関連分野
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 鈴木 菜花 広島大学, 技術センター, 技術員
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ゲノム / ツメガエル / エンハンサー / 遺伝子発現調節 / ゲノム編集

研究成果の概要

分子生物学研究に汎用されるアフリカツメガエルとネッタイツメガエルの両種において、外来遺伝子を含むCRISPR反応液と精子核を同時に未受精卵に注入することにより、ゲノムDNAに対する外来遺伝子の挿入、いわゆるノックインを高効率に成功させる技術を確立した。挿入された外来遺伝子はその上流端で標的遺伝子とインフレーム融合させることができるが、下流端では部分欠失を伴い標的遺伝子にフレームシフト変異を生じさせることを発見した。そのため標的遺伝子のヌル変異を避けるには挿入部位の選択が重要なことがわかった。

自由記述の分野

発生生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ツメガエルにおいて、欠損変異の導入はCRISPR法により既に確立されている。しかしノックインは個体の一部の細胞でしか起きず実用の域に達していなかった。このノックイン効率の低さは、CRISPR反応に染色体が感受性を示す時期が受精直後に限られるためであり、発生中の胚に反応液を注入する従来法では改善できない。本研究では、外来遺伝子を含むCRISPR反応液と精子核を同時に未受精卵に注入をすることによってノックイン効率を大きく向上させることに成功した。ツメガエルはヒトの疾患関連遺伝子の79%以上を持つが、本研究の成果により、ツメガエルを用いた遺伝病研究が更に発展すると期待される。