Genome Editing法を応用した遺伝子破壊導入による細菌感染制御法の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25670775
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中川 一路 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70294113)
• 研究分担者: 丸山 史人 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30423122)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: A群レンサ球菌 / CRISPR / Cas9 / TALEN / ZFN / ファージ

研究実績の概要

本研究では、本研究では、特定の遺伝子配列に変異を導入できるGenome Editing (ゲノム編集)法と特定の菌に感染できるファージを利用して抗生物質に変わる新しい治療法を確立するための基盤を構築することを目的としている．ファージ療法は、長年その可能性が示唆されていたが、適用範囲の制限から実現されていなかった．しかし申請者らの独自のCRISPRの機能解析の結果、この課題が解決でき、病態に応じた安全で有効性の高い治療の実現が可能である．近年注目されているゲノム編集（Genome Editing）法と、細菌の持つバクテリオファージに対する獲得免疫機構であるCRISPRのスペーサー配列情報に基づいて、特定の菌のみの遺伝子破壊を誘導できる人工ファージを創出するための技術を開発することを目的とした．A群レンサ球菌の持つCas9/CRISPRシステムを大腸菌のプラスミドとして保持させて，そのスペーサー配列にA群レンサ球菌のもつ病原遺伝子に対するCRISPR配列を，また別のブラスミドにＡ群レンサ球菌の遺伝子を保持させ同時に大腸菌内に導入したところ，A群レンサ球菌の遺伝子と相同のスペーサー配列を持つ菌では，A群レンサ球菌の配列を持つプラスミドの破壊が誘導された．同様に，A群レンサ球菌のプラスミドに，染色体に相同性のあるスペ－サーを保持するプラスミドを導入したところ，菌体の増殖が完全に抑制された．また，同様にTALENやZFNを用いた遺伝子破壊法を試みたところ，菌体の増殖抑制効果は不十分であった．このことから，CRISPR/Casシステムは，外来性遺伝子の排除だけでなく，自身の染色体破壊も行いうることが示された．

研究成果

• [雑誌論文] Comparative genome analysis and identification of competitive and cooperative interactions in a polymicrobial disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Endo A, Watanabe T, Ogata N, Nozawa T, Aikawa C, Arakawa S, *Maruyama F, Izumi Y, Nakagawa I
  • 雑誌名: ISME J 巻: 9 ページ: 629-642
  • DOI: 10.1038/ismej.2014.155.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intraindividual variation in core microbiota in peri-implantitis and periodontitis (2014)
  • 著者名/発表者名: Maruyama N, Maruyama F, Takeuchi Y, Aikawa C, Izumi Y, Nakagawa I.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 6602
  • DOI: 10.1038/srep06602.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a two-step multiplex PCR assay for typing of capsular polysaccharide synthesis gene clusters of Streptococcus suis (2014)
  • 著者名/発表者名: Okura M, Lachance C, Osaki M, Sekizaki T, Maruyama F, Nozawa T, Nakagawa I, Hamada S, Rossignol C, Gottschalk M, Takamatsu D
  • 雑誌名: Journal of Clinical Microbiology 巻: 52 ページ: 1714-1719
  • DOI: 10.7881/dentalmedres.33.236
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative genomic characterization of a Thailand-Myanmar isolate, MS6, of Vibrio cholerae O1 El Tor, which is phylogenetically related to a "US Gulf Coast" clone (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Okada, M. Na Ubol, W. Natakuathung, A. Roobthaisong, F. Maruyama, I. Nakagawa, S. Chantaroj, S. Hamada
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e98120
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 発現解析に基づいた選択的オートファジーに対抗するA群連鎖球菌遺伝子の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 峰岸 佳菜，渡辺 孝康，丸山 史人，中川 一路，江石 義 信
  • 学会等名: 第88回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] 歯周病原細菌の宿主特異性を規定する遺伝的因子の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋 香，丸山 史人，渡辺 孝康，遠藤 亜希子，梅田 誠， 藤田 桂一，和泉 雄一，中川 一路
  • 学会等名: 第88回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] CRISPR による腸内細菌プロファージの利己的進化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 孝康，野澤 孝志，丸山 史人，中川 一路
  • 学会等名: 第88回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [学会発表] CRISPR-プロファージ相互作用解析から見出されたA 群レンサ 球菌のゲノム進化機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 俊介，柴崎 真樹，渡辺 孝康，相川 知宏，野澤 孝志， 丸山 史人，中川 一路
  • 学会等名: 第88回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-07 – 2015-03-09
• [学会発表] ゲノム解析から明らかとなったStreptococcus suis における曖昧 な種の境界及び進化の鍵となるスポット (2015)
  • 著者名/発表者名: 大倉 正稔1，野澤 孝志2，渡辺 孝康，中川 一路，高松 大輔， 大崎 慎人，関崎 勉，浜田 茂幸，丸山 史人
  • 学会等名: 第88回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 長良川国際会議場（岐阜）
  • 年月日: 2015-03-07 – 2015-03-09
• [備考] 京都大学大学院医学研究科微生物感染症学分野
  • URL: http://www.bac.med.kyoto-u.ac.jp/index.html