【鳥取大学×東京薬科大学】ヒト染色体領域のクローニングを飛躍的に改善する技術を開発～マウス人工染色体を用いたヒトゲノム研究・創薬研究を加速～

ポイント
■マウス人工染色体(MAC)に数百万塩基対（メガベースMb）規模のヒト染色体領域を搭載することで、マウス・ラット個体などへヒト染色体領域を安定して導入することが可能です。
■ヒト染色体領域をMACへと搭載する従来の方法は数年間に及ぶ時間と多大な労力が必要で、困難性が高いことが課題でした。
■本研究では、ヒトiPS細胞から染色体を直接的に別の細胞へと移入する新技術と、CRISPR/Cas9を応用した染色体転座誘導技術によって、ヒト染色体領域をMACへ搭載する工程を大幅に短縮することに成功しました。
■本技術を用いて、Mb規模のヒト遺伝子群を保持する動物の作製プロセスが飛躍的に加速し、ヒト染色体機能の理解や創薬研究の加速化に貢献すると期待されます。
■また遺伝子多型を持つ個人や疾患患者由来のヒトiPS細胞の染色体を利用した、新たなヒト化モデル動物や希少疾患モデル動物の作製にも応用可能です。




鳥取大学大学院医学系研究科の大学院生・宮本人丸および鳥取大学大学院医学系研究科/鳥取大学・医学部・生命科学科・染色体医工学講座/染色体工学研究センターの香月康宏教授らの研究グループは、ヒト染色体を搭載するマウス人工染色体(MAC)(注1)を導入したトランスクロモソミック(TC)マウス(注2)を作製し、ヒト染色体機能の理解や創薬ツールへの活用を目指しています。しかし、MACへとヒト染色体を搭載する工程は、時間と労力を必要とするボトルネックでした。本研究では、ヒトiPS細胞(注3)を染色体リソースとして任意染色体を別の細胞へと導入する技術と、ゲノム編集技術によって引き起こされる転座を利用した染色体改変方法の開発によって、この工程が大幅に短縮されました。

細胞から細胞へ染色体を移入するためには、特殊な染色体移入技術である微小核細胞融合法(MMCT)(注4)が用いられます。MMCTにおいて、染色体を供与する側の細胞(ドナー)には高い増殖性が求められますが、正常なヒト細胞は限られた回数しか分裂できません。そのため、無限に増殖可能なマウスA9細胞(注5)とヒト細胞を融合したハイブリッド(注6)がMMCTのドナーとして利用されてきました。そのため、ヒト染色体を単離するためには、細胞融合や複数回のMMCTが必要でした。また、ヒト染色体はDT40細胞(注7)という相同組換活性の高い細胞株へと導入され、相同組換え(注8)を利用した染色体改変がなされてきました（図1）。さらに、改変されたヒト染色体は、MACを持つCHO細胞(注9)へと導入し、部位特異的組換えによる転座を誘導する必要があります。これらの複雑かつ多段階にわたる染色体移入と改変に多大な時間と労力が費やされ、MACへヒト染色体が搭載されてきました。