遺伝子重複を誘導するゲノム編集技術を開発

遺伝子重複は、さまざまな生物の進化を駆動してきたのみならず、さまざまな疾患への関与も明らかになりつつあります。しかし近年、ゲノム編集技術が目覚ましい発展を遂げても、遺伝子を含むゲノム領域を狙い通りに重複させることはできませんでした。

本研究では、標的ゲノム領域の縦列反復を誘導する新しい手法「ＰＮＡｍｐ（Ｐａｉｒｅｄ Ｎｉｃｋｉｎｇ－ｉｎｄｕｃｅｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」を開発しました。

九州大学 大学院医学研究院の伊藤 隆司 教授、杉山 友貴 大学院生（研究当時）、岡田 悟 助教らとがん研究会 がん研究所の大学 保一 プロジェクトリーダーの共同研究グループは、ゲノム編集に用いられるＣａｓ９たんぱく質の変異体ｎＣａｓ９を複製起点の両側に配置して、ＤＮＡ複製の現場である複製フォークを崩壊させることによって、配置点に挟まれた領域の縦列反復を誘導する手法ＰＮＡｍｐを考案しました。出芽酵母をモデルにＰＮＡｍｐの可能性を検討したところ、約１００万塩基対（１メガベース）に及ぶ領域であっても、その両末端部が互いに相同な配列であれば、１０％超の効率で縦列に反復させることができました。さらに、両末端部に全く相同性がないゲノム領域であっても、両末端部の配列から構成した人工的ＤＮＡ断片を共存させることによって、ＰＮＡｍｐによる縦列反復を誘導できることが分かりました。また、ヒト培養細胞にもＰＮＡｍｐが適用可能であることを示しました。

複製フォーク操作に基づく新しいゲノム編集技術であるＰＮＡｍｐは、従来は不可能だった遺伝子重複を可能にし、実験進化学・疾患研究・育種など、生命科学の幅広い分野に貢献するものと期待されます。

本研究成果はアメリカ合衆国の雑誌「Ｃｅｌｌ Ｇｅｎｏｍｉｃｓ」オンライン版に２０２４年７月２５日（木）（日本時間）に公開されます。