光操作を用いた不整脈モデル動物の創出による心臓拍動制御メカニズムの解明

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本研究では心臓の不整脈の一種である徐脈性不整脈を、光遺伝学技術を用いて再現することを目的にしている。このための技術開発として、2022年度は、(1) マウスモデルを用いた光操作技術の確立と、(2) ヒトiPS細胞におけるPA-Cre恒常発現細胞株の樹立および光照射によるCre-loxP組換えの確認について研究を進めてきた。(1) については、マウス初期胚において光照射によるCre-loxP組換え手法の確立を行った。特にマウス系統の最適化と、光照射のタイミングを検討した結果、初期胚における青色光照射特異的Cre-loxP組換えの条件を確立できた。(2) については、PA-Creを恒常発現するpiggyBACベクターをhiPS細胞（409B2株）へ遺伝子導入し、細胞株を樹立した。青色光照射によるスクリーニングにより、青色光照射時の組換え効率が最も高く、暗所時での自発的組換え（dark leak）が低い細胞株を選別した。このPA-Cre恒常発現iPS細胞株を心筋細胞へ分化誘導した結果、拍動する心筋細胞を得ることができた。さらに分化誘導した心筋細胞に、青色光照射を行うと、照射部位に限定してCre-loxP組換えとレポーターの赤色蛍光タンパク質の発現を確認することができた。加えて、分化誘導途中で青色光照射を行った際にも、照射細胞を赤色蛍光レポーターの発現で追跡できることが分かった。以上より、PA-Creを恒常発現するヒトiPS細胞株の樹立に成功し、光照射細胞を永続的に追跡できる実験系を確立した。