Replacement of mitochondrial genome with synthesized DNA

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ミトコンドリアゲノム（mtDNA）は約16.5kbの環状DNAであり，動物細胞における唯一の核外ゲノムである．エネルギー産生に関わる遺伝子群をコードしており，個体の生存に必須な極めて重要なゲノムであるが，実用的な改変技術が開発されていないためその機能解析の実施が大きく制限されている．本研究は真に自由自在なmtDNAの改変を可能にする合成DNAによるmtDNAの全置換の実現を目指しており，この目標を達成するために以下の3つの課題を設定した．すなわち，（1）外来mtDNA受容細胞の創出，（2）外来mtDNA受容細胞を用いた合成DNAに由来する自己複製子の構築，（3）合成mtDNAによる内在性mtDNA置換の実現とその機能解析，である．研究計画の通り，昨年度に引き続き令和4年度は，課題（1）を中心に研究を実施した．具体的には，申請者の独自技術であるマイクロ流体デバイスを用いたホモプラズミックなmtDNA改変技術に基づいた外来mtDNA受容細胞の創出を進めた．しかし，このアプローチで求められるホモプラズミックなmtDNA変異細胞ライブラリーを構築することができなかった．一方で，これに並行して，新たなアプローチとして，異種間ハイブリッド作製による外来mtDNA受容細胞の創出を試みた．具体的には，異種間ハイブリッド作製に必要な各種細胞材料を準備し，ハイブリッド株の樹立，および，その機能解析を進めた．その結果，外来mtDNA受容細胞として機能するいくつかのハイブリッド株の候補を得ることができた．