世界初！卵子にDNA溶液を注入することで人工細胞核の構築に成功 細胞核の機能獲得メカニズムの一端を明らかに

【本件の内容】
研究グループは、哺乳類の卵子内で人工的に細胞核をつくりだすことで、核構築のメカニズムや、核を形成するための必要最低条件を調べることをめざし、研究に取り組みました。
先行研究の結果をふまえ、卵子に導入するDNAの種類や長さ・濃度、導入方法、注入時期を詳細に検討することで、物質輸送能力を持つ人工細胞核が再構築されるかを評価しました。
その結果、精製したDNA溶液を精子の代わりに注入することで受精のような過程が進行し、本物の核に非常に似た構造を構築できることがわかりました。また、DNAの長さや濃度により、注入したDNAの挙動が異なることもわかり、最適なDNAの長さと濃度を明らかにしました。
DNA溶液を注入した胚を観察した結果、注入したDNAがヌクレオソーム構造※4 を形成していること、注入したDNAの周囲に本物の核と似た核膜と核膜孔複合体ができていること、そして、核として必要な物質輸送能力があることなどを確認できました。また、ライブセルイメージングで観察したところ、注入したDNAが核膜孔複合体を獲得する様子を世界で初めて捉えました。
本研究により、核輸送能力がある人工の核をつくりだすことに成功し、今後さらに研究を進めることで完全な人工細胞核を作製できれば、絶滅動物の復活や人工的な生命の創生などにつながることが期待されます。

【論文掲載】
掲載誌：Genes to Cells（インパクトファクター：2.1＠2022）
論文名：
Reconstruction of artificial nuclei with nuclear import activity in living mouse oocytes
（生きたマウス卵母細胞における核輸送活性を有する人工細胞核の再構築）
著者　：
米澤直央1、信藤知子2、小田春佳3、木村宏3、平岡泰4、原口徳子4,*、山縣一夫1,*　＊責任著者
所属　：
1 近畿大学生物理工学部、2 慶應義塾大学医学部電子顕微鏡研究室、3 東京工業大学科学技術創成研究院細胞制御工学研究センター、4 大阪大学大学院生命機能研究科
URL　：https://doi.org/10.1111/gtc.13149
DOI　：10.1111/gtc.13149

【研究の詳細】
研究グループが先行研究で試みた、マウス受精卵内にDNAビーズを導入する方法で再構築した核様構造は、ヌクレオソーム構造や核膜・核膜孔構造を有しており、また、これまでに核構築に関わるとされるさまざまな分子も通常の核と同様に存在していました。それにも関わらず、核と細胞質間の物質輸送能力を欠いていました。この原因として、特定の分子の欠乏というよりは、DNAの量や長さ、DNAの注入タイミングといった物理化学的因子のミスマッチが考えられました。そこで研究グループは、細かく条件設定がしやすい精製DNA溶液を用いて、検討を行いました。