時空間制御CRISPR-Cas3の開発および生体内ゲノム改変への応用

时空控制CRISPR-Cas3的开发及其在体内基因组修饰中的应用

• 批准号: 22K19238
• 负责人: 吉見 一人
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19238/
• 关键词: CRISPR-Cas3; 時空間制御システム; 光制御システム; ゲノム編集; マウス

真核細胞における新規ゲノム編集ツールとして我々が開発したCRISPR-Cas3システムは、数百～数kbの広範な欠失変異を導入するというこれまでにない特徴を有しており、独自性、発展性に富んだ国産ゲノム編集技術として期待されている。しかし、精密にCRISPR-Cas3を制御するシステムがなく、生体内でのゲノム編集機能も未知である。そこで本研究では、低侵襲、高効率、高精度にCRISPR-Cas3を時空間的制御するシステム基盤および動物モデルの構築を目指した。本年度は、時空間制御CRISPR-Cas3プラットフォームの構築研究を実施した。薬剤特異性にゲノム編集活性を制御するため、第三世代Tet-onシステムを用いて、薬剤誘導性CRISPR-Cas3システムを構築した。実際にヒト細胞に導入した結果、ゲノム編集活性のリークがみられない一方、ドキシサイクリン投与時に高効率でKOすることができる実験系の確立に成功した。また本システムを生体内で実施するため、本コンストラクトをRosa領域に導入したラットの作製に成功した。更なる精密な時空間制御を行うため、分担者が開発してきた青色光照射によりタンパク質を結合できる光スイッチシステムと、分割化したCRISPR-Cas3を組み合わせたPA-Cas3システムの開発も目指している。本年度は、光依存的に活性を示す可能性のあるCRISPR-Cas3内でのスプリットポジションについて、結晶構造情報を用いたin silico解析により、約30か所同定した。

我们开发为真核细胞中一种新型基因组编辑工具的CRISPR-CAS3系统具有前所未有的特征，即引入数百个KB的广泛删除突变，并且有望是一种独特且高度发达的家庭基因组编辑技术。但是，没有系统可以准确调节CRISPR-CAS3，并且体内基因组编辑的功能尚不清楚。因此，在这项研究中，我们旨在建立一个系统基础和动物模型，该模型以最低的侵入性，高效率和高精度来控制CRISPR-CAS3时空时代。今年，我们对时空控制CRISPR-CAS3平台的构建进行了研究。为了控制药物特异性的基因组编辑活性，使用第三代Tet-ON系统构建了药物诱导的CRISPR-CAS3系统。由于实际引入人类细胞的结果，未观察到基因组编辑活性的泄漏，但是实验系统已成功确定，在给药时可以高效地KO。此外，为了在体内执行此系统，我们成功准备了将这种结构引入Rosa区域的大鼠。为了进一步精确的时空控制，该公司还旨在开发一个PA-CAS3系统，该系统结合了可以通过由共享者开发的蓝光和拆分CRISPR-CAS3系统来绑定蛋白质的照片开关系统。今年，使用晶体结构信息在计算机分析中鉴定出CRISPR-CAS3内约30个拆分位置。

项目成果

A high-quality severe combined immunodeficiency (SCID) rat bioresource.

• DOI: 10.1371/journal.pone.0272950
• 发表时间: 2022
• 期刊: PloS one
• 影响因子: 3.7

Mechanisms of CRISPR-Cas3 mediated DNA breaks and its application for genome editing in embryos

CRISPR-Cas3介导的DNA断裂机制及其在胚胎基因组编辑中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Yoshimi Kazuto;Takeshita Kohei;Noriyuki Kodera;Yamauchi Yuko;Hattori Kosuke;Yamamoto Masaki;Mashimo Tomoji
• 通讯作者: Mashimo Tomoji

The role of cell-autonomous circadian oscillation of Cry transcription in circadian rhythm generation

• DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110703
• 发表时间: 2022-04-19
• 期刊: CELL REPORTS
• 影响因子: 8.8
• 作者: Matsumura, Ritsuko;Yoshimi, Kazuto;Akashi, Makoto
• 通讯作者: Akashi, Makoto

タイプI-E CRISPR-Cas3による標的二本鎖DNA切断機構の解明

I-E型CRISPR-Cas3阐明靶标双链DNA切割机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉見 一人;竹下 浩平;古寺 哲幸;渋村 里美;山内 祐子;山本 雅貴;真下知士
• 通讯作者: 真下知士

CRISPR-Cas3システムによるゲノム編集－国産ゲノム編集技術の再生医療への挑戦

使用CRISPR-Cas3系统进行基因组编辑——国产基因组编辑技术对再生医学的挑战

• 发表时间: 2023
• 期刊: 実験医学 増刊 再生医療2023
• 作者: 渡辺祥司;吉見一人;真下知士
• 通讯作者: 真下知士