ゲノムの「壊れやすい場所」を一網打尽に

理化学研究所（理研） 生命機能科学研究センター 発生エピジェネティクス研究チームのジョティヴァナン・エルマライ 研修生（神戸大学 大学院医学研究科 博士課程）と平谷 伊智朗 チームディレクター（神戸大学 大学院医学系研究科 客員教授）の研究チームは、研究室で独自に開発した1細胞ゲノム解析技術を用いて、哺乳類のゲノムの「壊れやすい領域」を網羅的に解析しました。その結果、染色体切断が生じやすい部位には、これまで知られていなかった、特徴の異なる複数のクラスが存在することを発見しました。また、各クラスの染色体切断はそれぞれ異なる機構によって生じ、切断の生じやすさは切断部位周囲のゲノム領域がもともと持つ特徴と関連していることも明らかにしました。

本研究成果は、染色体の脆弱（ぜいじゃく）性についての理解を大きく広げるもので、がんをはじめとする疾患に関わるゲノム不安定性の解明に向けた今後の研究基盤となることが期待されます。

細胞は、分裂する前にDNAを正確に複製する必要があります。しかし、DNA複製は細胞内外のさまざまな要因によって妨げられることがあり、この状態は「複製ストレス」と呼ばれます。複製ストレスは染色体切断やゲノム再編成を引き起こすことがあり、こうした異常はがんをはじめとするさまざまな疾患で高頻度に認められます。これまで、細胞生物学の分野では、複製ストレスによって高頻度に切断されるゲノム領域である「染色体脆弱部位（CFS）」が主に研究対象とされてきました。しかし、従来の解析法は、繰り返し生じる染色体切断は検出しやすい一方、一部の細胞でしか生じない低頻度の染色体切断を捉えることは技術的に困難でした。そのため、複製ストレスによって壊れやすいゲノム領域の全体像は明らかになっていませんでした。

この問題を克服するため、研究チームは、独自に開発した1細胞全ゲノムDNA複製解析法「scRepli-seq」を用いて、複製ストレスによって生じる染色体切断部位を個々の細胞で解析しました。その結果、既知のCFSを検出できただけでなく、従来法では見逃されていた低頻度の染色体切断部位も多数捉えることに成功しました。さらに、これらの染色体切断が、異なる特徴や形成機構を持つ複数のクラスに分類できることも明らかにしました。

本研究は、科学雑誌「Nature Communications」オンライン版に、2026年9月23日（現地時間）付で掲載されました。