• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Research-status Report

時空間制御CRISPR-Cas3の開発および生体内ゲノム改変への応用

Research Project

Project/Area Number 22K19238
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

吉見 一人  東京大学, 医科学研究所, 准教授 (50709813)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 守俊  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00323501)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
KeywordsCRISPR-Cas3 / 時空間制御システム
Outline of Annual Research Achievements

真核細胞における新規ゲノム編集ツールとして我々が開発したCRISPR-Cas3システムは、数百~数kbの広範な欠失変異を導入するというこれまでにない特徴を有しており、独自性、発展性に富んだ国産ゲノム編集技術として期待されている。しかし、精密にCRISPR-Cas3を制御するシステムがなく、生体内でのゲノム編集機能も未知である。そこで本研究では、低侵襲、高効率、高精度にCRISPR-Cas3を時空間的制御するシステム基盤および動物モデルの構築を目指した。
本年度は、これまでに構築した第三世代Tet-onシステムを用いた薬剤誘導性CRISPR-Cas3システムを生体内で実施するため、本コンストラクトをRosa領域に導入したノックインラットの作製および樹立を行った。また実際にドキシサイクリンを摂餌投与してCRISPR-Cas3システムの発現解析を行った。
加えて、更なる精密な時空間制御を行うため、分担者が開発してきた光スイッチシステムと、分割化したCRISPR-Cas3を組み合わせたPA-Cas3システムのスクリーニング実験を行った。結晶構造情報を用いたin silico解析により同定した、スプリット候補領域約30か所について、それぞれコンストラクトを作製してCRISPR-Cas3として機能するかどうかを検証した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では、低侵襲、高効率、高精度にCRISPR-Cas3を時空間的制御するシステム基盤および動物モデルの構築を目指している。細胞での評価および最適化が完了した薬剤制御性CRISPR-Cas3プラットフォームについて、セーフハーバー領域であるRosa26領域を対象にKIラットの作出を行った。申請者が開発した高効率ノックイン法Combi-CRISPR法を用いて導入を試みた結果、作成および系統化に成功した。そこで実際にドキシサイクリンを摂餌投与してCRISPR-Cas3システムの発現解析を行った結果、発現の変動がみられなかった。そのため現在、発現変動がみられるドキシサイクリン投与条件を複数検討中である。
また光依存的制御システムの構築については、青色光照射によりタンパク質を結合できる光スイッチシステムと、分割化したCRISPR-Cas3を組み合わせて、光依存的に活性を示す可能性のあるスプリット位置を約30か所同定し、すべてのポジションについてのCRISPR-Cas3コンストラクトを作成し、ヒト細胞におけるスクリーニングを実施した。しかし、すべてのコンストラクトで光依存的な活性変化を得ることができなかった。そのため、標的部位をCas3から異なるCas因子にするなどの検討を現在行っている。

Strategy for Future Research Activity

次年度も継続して、生体内でのゲノム編集光および薬剤制御性法の開発を目指す。薬剤制御性CRISPR-Cas3システムについては、樹立したtet-Cas3Cascadeノックインラットのホモ系統に対して、ドキシサイクリンの投与方法を飲水投与または腹腔内投与に変更して実施しし、全身臓器におけるRNAおよびタンパク発現解析を行い、発現強度およびリークの有無の確認を実施する。その後、発現がみられる臓器について、AAVまたはLNPを用いてgRNAを投与し、各部位におけるゲノム編集効率の評価およびオフターゲット解析を発現解析、NGS解析、組織化学的解析により行うことで、生体内での最適な活性化条件を決定する。
光制御性CRISPR-Cas3システムは、引き続き新しいスプリット位置の検証およびコンストラクトを作成し、ヒト細胞におけるスクリーニングを実施する。良い結果が得られたコンストラクトは、マウスまたはラットにCombi-CRISPR法を用いてRosa領域にKIし、系統化する。以上により、低侵襲、高効率、高精度にCRISPR-Cas3を時空間的制御するシステム基盤および動物モデルの構築を目指す。

Causes of Carryover

本研究で開発を目指す光誘導型CRISPR-Cas3について、in vitroでのスクリーニングで現在までに機能するシステムが未同定であり、附随する動物実験が現在まで、未実施である。これらの実験については次年度以降に計画している。

  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] A novel Kit mutant rat enables hematopoietic stem cell engraftment without irradiation2024

    • Author(s)
      Iida Ryuya、Ishida Saeko、Wang Jinxi、Hattori Kosuke、Yoshimi Kazuto、Yamazaki Satoshi、Mashimo Tomoji
    • Journal Title

      Experimental Hematology

      Volume: 132 Pages: 104174~104174

    • DOI

      10.1016/j.exphem.2024.104174

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cyba and Nox2 mutant rats show different incidences of eosinophilia in the genetic background- and sex-dependent manner2023

    • Author(s)
      Mori Masayuki、Dai Jian、Miyahara Hiroki、Li Ying、Kang Xiaojing、Yoshimi Kazuto、Mashimo Tomoji、Higuchi Keiichi、Matsumoto Kiyoshi
    • Journal Title

      Experimental Animals

      Volume: 72 Pages: 233~241

    • DOI

      10.1538/expanim.22-0122

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 【遺伝を考える】(III章)遺伝子操作とゲノム医療 CRISPR-Casシステム ゲノム編集と医療への応用2023

    • Author(s)
      吉見一人,真下知士
    • Journal Title

      日本医師会雑誌

      Volume: 0 Pages: 194-197

  • [Journal Article] タイプI CRISPRを用いたゲノム編集技術2023

    • Author(s)
      吉見一人
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 0 Pages: 818-822

  • [Presentation] CRISPR-Casシステムを用いたマウス・ラットのゲノム編集2023

    • Author(s)
      吉見 一人
    • Organizer
      第8回日本ゲノム編集学会
    • Invited
  • [Presentation] Molecular mechanism of type I-E CRISPR-Cas3 mediated DNA breaks and its application to genome editing in zygotes2023

    • Author(s)
      Kazuto Yoshimi, Kohei Takeshita, Noriyuki Kodera, Yamauchi Yuko, Kosuke Hattori, Taniguchi Hiromi, Yamamoto Masaki, Mashimo Tomoji
    • Organizer
      Genome Engineering: CRISPR Frontiers 2023 at Cold Spring Harbor Laboratory?
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a novel genome editing tool, Type I-E CRISPR, and its application in experimental animals2023

    • Author(s)
      Kazuto Yoshimi
    • Organizer
      9th Asian Federation of Laboratory Animal Science Associations Congress 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Genome editing technology and applications with the type I-E CRISPR system2023

    • Author(s)
      Kazuto Yoshimi
    • Organizer
      JAACT 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] CRISPR-Cas3とは何者?どのようにして使えるのか?2023

    • Author(s)
      吉見 一人
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会バイオテクノロジーセミナー
    • Invited
  • [Presentation] Type I CRISPR-Cas3システムを用いたゲノム編集技術2023

    • Author(s)
      吉見 一人
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 改良されたCRISPR-Cas3システム2024

    • Inventor(s)
      雑賀啓明、真下知士、吉見一人、村中俊哉、安本周平
    • Industrial Property Rights Holder
      雑賀啓明、真下知士、吉見一人、村中俊哉、安本周平
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2024-42105
  • [Patent(Industrial Property Rights)] CRISPR-Casシステム、標的DNAを編集する方法、標的DNAが編集された細胞を製造する方法、標的DNAを検出する方法、及びキット2024

    • Inventor(s)
      真下知士、吉見一人、阿部洋、阿部奈保子
    • Industrial Property Rights Holder
      真下知士、吉見一人、阿部洋、阿部奈保子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2024-47341

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi