弘澤萌 医学研究科博士課程学生、齊藤博英 iPS細胞研究所（CiRA＝サイラ）教授らの研究グループは、細胞種に応じてゲノム編集を制御する技術を開発しました。
本研究成果は、2017年5月19日午後9時に英国の科学誌「Nucleic Acids Research」でオンライン公開されました。
研究者からのコメント
左から、齊藤教授、弘澤博士課程学生
本技術により、細胞種に応じたゲノム編集の制御ができるようになりました。今後、目的の細胞を選別して再生医療研究や創薬研究などに役立てるという応用や、生体内において目的の細胞のみにゲノム編集を行うことで、遺伝病治療のための技術としての可能性が期待されます。
本研究成果のポイント
- 細胞内には、細胞種によって異なる活性をもつマイクロRNA（miRNA。タンパク質をコードしていない、20から30塩基程度の短いRNA）が存在する。
- 細胞内のmiRNA活性に応じて、ゲノム編集を制御するシステム「miR－Cas9 スイッチ」を開発した。
- HeLa細胞（ヒト由来の最初の細胞株）とiPS細胞それぞれに活性の高い細胞内miRNAを感知し、ゲノム編集を制御することができた。
- HeLa細胞とiPS細胞が混在した細胞集団において、HeLa細胞にだけ特異的にゲノム編集を行うことに成功した。
- 合成RNAを用いた手法のため、DNAを傷つける危険性を低減でき、安全性が高い。
概要
CRISPR－Cas9システムは、ゲノムの狙った配列を特異的に切断し、特定の配列を削除したり、新たな配列を置換・挿入できるゲノム編集技術の一つとして注目されています。細胞内には、細胞種によって異なる活性をもつmiRNAが存在し、細胞のマーカーとしての利用が有望視されています。
本研究グループは、細胞内にあり、細胞種によって異なる活性をもつmiRNAを利用することで、細胞種を識別し、それに応じてCRISPR－Cas9システムの働き、つまり、ゲノム編集を制御できる新たな手法を開発しました。具体的には、HeLa細胞、iPS細胞それぞれで特異的に活性の高いmiRNAに応答するCRISPR－Cas9システム「miR－Cas9スイッチ」を構築し、細胞内に導入しました。すると、それぞれで活性が高いmiRNAが存在する場合は、導入されたCas9遺伝子からCas9（DNＡを切断する酵素）が作られず、標的の緑色蛍光タンパクを作るDNAが切断されないため、蛍光を発しました。一方、それぞれで活性が高いmiRNAが存在しない場合はCas9が作られ、緑色蛍光タンパクを作るDNAが切断され、弱い蛍光強度を示しました。これを利用し、HeLa細胞とiPS細胞が混在する細胞集団において、iPS細胞には影響を与えず、HeLa細胞にだけ特異的にゲノム編集を行うことに成功しました。
図：miR-Cas9スイッチの構造（左）と働き（右）
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1093/nar/gkx309
【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/224940
Moe Hirosawa, Yoshihiko Fujita, Callum J. C. Parr, Karin Hayashi, Shunnichi Kashida, Akitsu Hotta, Knut Woltjen, Hirohide Saito (2017). Cell-type-specific genome editing with a microRNA-responsive CRISPR-Cas9 switch. Nucleic Acids Research, 45(13), e118.
- 産経新聞（5月20日夕刊 8面）、毎日新聞（5月24日 25面）および読売新聞（5月23日 2面）に掲載されました。
