ポイント
- 遺伝子の縦列反復による増幅は、神経系や免疫系の進化のみならず、ヒトの多様性や疾患にも重要な役割を果たしていますが、それを実験的に誘導することはできませんでした。
- ＤＮＡ複製の現場である複製フォークを破壊することによって、同一遺伝子が縦列に反復した構造（縦列遺伝子アレイ）を高度に伸長する新しいゲノム編集技術ＢＩＴＲＥｘを開発しました。
- ＢＩＴＲＥｘは、実験進化・有用物質生産・遺伝子治療などへの幅広い応用が期待されます。
遺伝子の増幅は、生物の進化を駆動してきたのみならず、さまざまな疾患にも関与することが明らかになりつつあります。しかし、近年の目覚ましいゲノム編集技術の発展にもかかわらず、ゲノム上で遺伝子のコピー数を高度に増幅させることはできませんでした。
本研究は、遺伝子が縦列に反復した構造（縦列遺伝子アレイ）を高度に伸長する技術を開発しました。
九州大学 大学院医学研究院の武居 宏明 助教、岡田 悟 助教、伊藤 隆司 教授らは、ゲノム編集に用いられるＣａｓ９たんぱく質の変異体ｎＣａｓ９を縦列遺伝子アレイの隣接部に配置し、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反復回数を増加させる新技術ＢＩＴＲＥｘを考案しました。出芽酵母をモデルにＢＩＴＲＥｘの可能性を検討したところ、２千塩基対の反復単位が１４回並んだＣＵＰ１アレイを反復回数約５００回、全長約１００万塩基対にまで伸長できました。また、人工ＤＮＡ断片を設計してＢＩＴＲＥｘと併用すると、単一コピー遺伝子からでも縦列遺伝子アレイを形成・伸長できることが分かりました。さらに、ヒト培養細胞でもＢＩＴＲＥｘによる縦列遺伝子アレイの伸長に成功しました。
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ＢＩＴＲＥｘは、これまで不可能だった標的遺伝子の縦列反復によるゲノム上での高度増幅を可能にし、実験進化・有用物質生産・遺伝子治療など、基礎から応用まで生命科学のさまざまな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」に２０２５年３月２１日（金）（日本時間）に掲載されます。
本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ（ＪＰＭＪＣＲ１９Ｓ１）と日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業（２４Ｋ０２０１５）の助成を受けたものです。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（８８５ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Strategic targeting of Cas9 nickase expands tandem gene arrays”
- ＤＯＩ：10.1016/j.xgen.2025.100811
＜お問い合わせ先＞
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