全能性状態の誘導による人工的動物個体作製法の開発

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動物個体における遺伝子改変は、遺伝子機能を解明するための手法として、医学・生命科学の発展に必須の技術となっている。近年のCRISPRシステムの到来により、ほとんどすべての動物で、受精卵での遺伝子改変を簡便に遂行できるようになり、動物実験の重要性がさらに高まってきた。ところが、このことは同時に、過去に例を見ないほどの動物実験の急増を招き、多くの研究機関において、飼育動物数が許容量の限界に達している。この状況を解決するための方策として、本研究では、マウスES細胞から全能性幹細胞を樹立し、そこからの人工的初期胚の作製、さらには個体発生の再現を目指している。上記目的を達成するために、令和3年度は、以下の２つの方法を試みた。（１）マウスES細胞から全能性状態を誘導するための候補阻害薬として、我々が独自に特定した、蛋白質の脂質修飾を抑制する阻害薬の効果を検討した。さらに、ヒトのiPS細胞に対する効果も検討し、初期化状態を表す蛍光蛋白を搭載したレポーターベクターを用いて、この阻害薬によってヒトiPS細胞の初期化状態が亢進することを示唆する結果を得た。ヒトiPS細胞においてRNA-seqを行い、内在性遺伝子の発現変化の観点から、初期化の評価を開始した。（２）強制発現をさせると全能性状態のマーカー遺伝子であるZscan4がマウスES細胞において亢進するDNA結合蛋白を特定した。さらにこの遺伝子の機能を解析するために、この遺伝子をTet-systemで制御できるベクターを構築し、マウスES細胞へ導入して細胞株を樹立した。今後、本遺伝子を様々な条件下でON/OFFできる状態にある。この遺伝子は、配列が類似した遺伝子群が染色体の同一の領域に存在し、サイズがメガベースにも及ぶ巨大な遺伝子クラスターを為す。このクラスター全体を、マウスES細胞の両アレルで欠失させることにも成功した。