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【研究成果】ゲノム編集技術を用いたヒトiPS細胞での正確な一塩基置換技術(MhAX法)を開発

本研究成果のポイント

  • 人工DNA切断酵素と生物がもつDNA修復機構の一つを利用して、精密な一塩基置換を実現する技術(MhAX法)を開発
  • ヒトiPS細胞を用いて、遺伝性疾患でみられる一塩基多型を再現することに成功
  • 正常な塩基を二つもつ細胞と、変異した塩基を二つもつ細胞、正常な塩基と変異した塩基を一つずつもつ細胞を、同時に樹立する技術を確立

概要

広島大学大学院理学研究科 山本 卓 教授、京都大学iPS細胞研究所 Knut Woltjen 准教授および 慶應義塾大学 先端生命科学研究所 曽我 朋義 教授らは、人工DNA切断酵素(※1)を用いたヒトiPS細胞での正確な一塩基置換技術(MhAX法)を開発しました。本法は、従来法と比較して、目的の一塩基多型(※2)以外の変異が最小限である点や、二次的なドナーDNAを必要としない点など多くの利点を有します。このゲノム編集技術(※3)を用いた精密な一塩基置換技術は、ヒトiPS細胞での遺伝性疾患のモデリングや修復に広く利用され、疾患の本態性解明や新薬の開発、遺伝子治療等へ応用されることが期待されます。

本研究成果は、英国Nature Publishing Groupの科学雑誌『Nature Communications』に掲載されました。

【用語説明】
※1 人工DNA切断酵素
DNAに結合する部分とDNAを切断する部分を人工的に融合させたタンパク質(Transcription activator-like effector nuclease, TALEN)や標的配列に結合するガイドRNAと複合体を形成してDNAを切断するタンパク質(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats- CRISPR associated protein 9, CRISPR-Cas9)がある。どちらも、ゲノムDNAの特定の遺伝子配列のみを切断することが可能である。

※2 一塩基多型
ゲノムDNAの中の特定の単一塩基が異なる塩基に置き換わったもの。ゲノムワイド関連解析から、疾患への関与が疑われる一塩基多型が多数同定されているものの、その多くは実験的な証明が追いついていない状況にある。

※3 ゲノム編集技術
人工DNA切断酵素によってゲノムDNAにDNA二本鎖切断を誘導し、その修復過程において、標的遺伝子への欠失や挿入変異を導入(遺伝子ノックアウト)したり、ドナーベクターのゲノムDNAへの組み込みを促進することで遺伝子を挿入(遺伝子ノックイン)したりする最先端の遺伝子改変技術。

図 PITChシステムとMhAX法
PITChシステムがMMEJ依存的手法により外来遺伝子を挿入するのに対し、MhAX法では、同様の機構により薬剤耐性遺伝子を除去し、一塩基置換を導入することを目的としている。

論文情報

  • 掲載雑誌: Nature Communications
  • 論文題目: Microhomology-assisted scarless genome editing in human iPSCs
  • 著者: Shin-Il Kim1*, Tomoko Matsumoto1*, Harunobu Kagawa1, Michiko Nakamura1, Ryoko Hirohata1, Ayano Ueno2, Maki Ohishi2, Tetsushi Sakuma3, Tomoyoshi Soga2, Takashi Yamamoto3 and Knut Woltjen1, 4**
    *筆頭著者、**責任著者
    1. 京都大学iPS細胞研究所(CiRA)
    2. 慶應義塾大学 先端生命科学研究所
    3. 広島大学大学院 理学研究科
    4. 京都大学 白眉センター
  • DOI番号: 10.1038/s41467-018-03044-y
【お問い合わせ先】

広島大学大学院 理学研究科 数理分子生命理学専攻
教授 山本 卓
TEL: 082-424-7446
Fax: 082-424-7498
E-mail: tybig*hiroshima-u.ac.jp(*は半角@に置き換えてください) 

京都大学iPS細胞研究所(CiRA)
准教授 Knut Woltjen(まずはCiRA国際広報室へ)
TEL: 075-366-7005
Fax: 075-366-7185
E-mail: media*cira.kyoto-u.ac.jp(*は半角@に置き換えてください) 


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