メールマガジン:ゲノム編集論文⑥
セツロテックでは、月に一度、最新のゲノム編集に関する情報をお届けするメールマガジンを配信しています。今回の記事では、メールマガジンの人気コーナー「最近のピックアップ論文」から厳選した内容をご紹介します。
配信号:2024年6月、7月
ニジマスを代理親にしてキングサーモンの精子と卵子を生産する
Gametes of semelparous salmon are repeatedly produced by surrogate rainbow trout
Yoshizaki et al., Sci Adv. 2024 May 24;10(21):eadm8713
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adm8713
—————————————
マスノスケ(キングサーモン)は、産卵期になると自らが生まれた川に遡上して一生に一度の繁殖行動をとり、直後にその生涯を閉じる。一方、同じサケ科のニジマスは、産卵後も生き残って再び海に戻り、寿命に達するまでに数回産卵する。東京海洋大学の吉崎らは、多回産卵型と1回産卵型では最初の配偶子形成後の生殖幹細胞の挙動が異なり、マスノスケでは産卵期後に生殖幹細胞が精巣・卵巣から消失することを明らかにした。一方で、このマスノスケの生殖幹細胞を、CRISPR-Casゲノム編集で自らの生殖幹細胞を作れなくしたニジマス(dnd-KO)の体内に移植すると、複数年にわたって残存し、何度もマスノスケの精子/卵子を作ることができた。つまり、生殖幹細胞の細胞運命の決定は、主に体細胞環境によって制御されていたのである。ニジマスを代理親にして、托卵ならぬ「托生殖幹細胞」で、キングサーモンの次世代を生産できる。(研究開発部T)
プロモーター領域を「逆さま」にすると光合成能力が向上した
Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1 noncoding sequences for transgene-free overexpression
Patel-Tupper et al., Sci Adv. 2024 Jun 7;10(23):eadm7452
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adm7452
—————————————
CRISPR-Casゲノム編集で、外来DNAを加えることなく、生物自身の遺伝子の「欠損による機能向上」を狙うには、標的領域の設計に一工夫が必要となる。ひとつは、GABA高発現トマトのように、生合成経路の抑制的な因子の発現を抑制する(ストッパーを外す)ことであるが、UCバークレーのPatel-Tupperらは標的遺伝子の上流にあるノンコーディング領域をターゲットにした。イネPSBS1遺伝子の上流にある非コード配列に252kbにもわたる重複/逆位を誘導したところ、OsPSBS1遺伝子を過剰発現させることに成功し、光合成能力と水使用効率を改善できた。また、トランスクリプトームで、イネゲノム内のすべての遺伝子の活動が改変の有無で変化するかを比較したところ、非常に少数の遺伝子での影響にとどまっていた。カルタヘナ法上のnon-GMO扱いになることは、実用化の際の大きな利点となる。(研究開発部T)
魚のひれの位置や長さを決めるHox遺伝子群
Teleost Hox code defines regional identities competent for the formation of dorsal and anal fins
Adachi et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jun 18;121(25):e2403809121
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2403809121
—————————————
魚のひれの位置や長さは、バラエティーに富む。例えば、ゼブラフィッシュでは背ビレが臀(しり)ビレより前に位置するが、メダカはその逆である。埼玉大学の安達らは、体の前後軸に沿って1番から13番までが順番に並んで発現し、発生過程での位置情報を決めるhox遺伝子群に注目し、CRISPR-Cas9ゲノム編集でゼブラフィッシュの様々なhox遺伝子をノックアウトした。その結果、hoxc11欠損で臀ビレが完全に消失し、hoxc10欠損で背ビレが消失した。また、複数のhoxc遺伝子を同時欠損させると、臀ビレや背ビレの幅(鰭条の数)が2~4倍に広がった。興味深いことに、ゼブラフィッシュとメダカでは背ビレの形成に同じメカニズムが機能していたが、対応するhox遺伝子の番号とヒレの関係は異なっており、真骨魚類全体に関する新たな進化モデルが示唆された。「尾びれ」のつかないシンプルなシステムのお話。(研究開発部T)