講演テーマTitle of Presentation

「ゲノム編集技術の最前線」

近年、目的の遺伝子を自在に改変する技術として、人工DNA切断システムを基盤としたゲノム編集（Genome Editing）が注目されている。ゲノム編集は、切断されたDNAの修復過程を利用して遺伝子を改変する技術で、これまで改変が難しかった微生物や動物、植物においても遺伝子への変異導入（ノックアウト）や外来遺伝子の挿入（ノックイン）が可能である。人工DNA切断酵素としては、第一世代のZFNに加えて、標的配列選択の自由度が高い第２世代のTALENが2010年に開発され、様々な生物での標的遺伝子改変が報告されてきた。さらに2012年に、第三世代のCRISPR-Cas9システムが発表され、その簡便かつ効率の高さに多くの研究者が驚かされた。CRISPR-Cas9は細菌の獲得免疫システムを利用した方法で、短鎖のRNA (ガイドRNA)が標的配列に結合し、ガイドRNAと複合体を作るCas9ヌクレアーゼがDNAを切断する。CRISPR-Cas9の開発者のダウドナ博士とシャルパンティエ博士は2020年のノーベル化学賞に輝いている。

我々のグループでは、10年以上前からZFNの作製に取組み、ZFNを用いた動物胚での遺伝子発現の可視化を行ってきた。さらに、高活性型のTALEN（Platinum TALEN）を開発し、微生物や様々な動植物、培養細胞での遺伝子破壊や遺伝子ノックインを報告してきた。最近は、CRISPR-Cas9システムとMMEJ修復経路を利用した新規の遺伝子ノックイン法(PITCh法)の開発やiPS細胞での一塩基レベルでの改変技術（MhAX法）を共同開発し、さらにMMEJ経路のエフェクターを集積するLoADシステムによって、複数遺伝子座への同時遺伝子挿入に成功した。

本講演では、ゲノム編集の基本原理と発展技術の開発動向について紹介し、ゲノム編集技術の様々な分野での基礎研究と応用研究（バイオ燃料開発や品種改良、創薬や遺伝子治療）での可能性について議論する。

プロフィールProfile

ホームページ　URL

http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/smg/index.html

簡単な履歴(2020年4月1日現在)

1989年3月	広島大学 理学部 卒業
1992年7月	広島大学 大学院理学研究科 中退
1992年8月	熊本大学 理学部 助手
2002年6月	広島大学 大学院理学研究科 講師
2003年11月	広島大学 大学院理学研究科 助教授
2004年4月	広島大学 大学院理学研究科 教授
2019年4月-現在	広島大学 大学院統合生命科学研究科 教授
2017年-現在	広島大学 次世代自動車技術共同研究講座 教授（併任）
2019年-現在	広島大学 ゲノム編集イノベーションセンター長（併任）
2014年-現在	鳥取大学 染色体工学センター 客員教授
2014年-現在	熊本大学 生命資源研究支援センター 客員教授
2016年-現在	日本ゲノム編集学会長

主な受賞・栄誉等

2013年9月	第21回日本生化学会論文賞
2017年5月	Experimental Animals最優秀論文賞
2018年12月	ひろしまベンチャー育成賞（個人）金賞

主な論文・著作等

Li J, Dong A, Saydaminova K, Chang HZ, Wang G, Ochiai H, Yamamoto T, Pertsinidis A. Single-molecule nanoscopy elucidates RNA Polymerase II transcription at single genes in live cells. Cell, 178(2): 491-506.e28, 2019

Nakade S, Mochida K, Kinii A, Nakamae K, Aida T, Tanaka K, Sakamoto N, Sakuma T, Yamamoto T. Biased genome editing using the local accumulation of DSB repair molecules system. Nature Communications, 9, 3270, 2018

Sakuma T, Nakade S, Sakane Y, Suzuki KT, Yamamoto T. MMEJ-assisted gene knock-in using TALENs and CRISPR-Cas9 with the PITCh systems. Nature Protocols, 11, 118–133, 2016

Ochiai H, Sugawara T, Yamamoto T. Simultaneous live imaging of the transcription and nuclear position of specific genes. Nucleic Acid Research, doi: 10.1093/nar/gkv624, 2015

Aida T, Chiyo K, Usami T, Ishikubo H, Imahashi R, Wada Y, Tanaka K, Sakuma T, Yamamoto T, Tanaka K. Cloning-free CRISPR/Cas system facilitates functional cassette knockin in mice. Genome Biology, 16: 87, 2015

Nakade S, Tsubota T, Sakane Y, Kume S, Sakamoto N, Obara M, Daimon T, Sezutsu H, Yamamoto T, Sakuma T, Suzuki K. Microhomology-mediated end-joining-dependent integration of donor DNA in cells and animals using TALENs and CRISPR/Cas9. Nature Communications, 5: 5560, 2014

Ochiai H, Miyamoto T, Kanai A, Hosoba K, Sakuma T, Kudo Y, Asami K, Ogawa A, Watanabe A, Kajii T, Yamamoto T, Matsuura S. TALEN-mediated single-base-pair editing identification of an intergenic mutation upstream of BUB1B as causative of PCS (MVA) syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A, 111: 1461-1466, 2014

Ochiai H, Sakamoto N, Fujita K, Nishikawa M, Suzuki KI, Matsuura S, Miyamoto T, Sakuma T, Shibata T, Yamamoto T. Zinc-finger nuclease-mediated targeted insertion of reporter genes for quantitative imaging of gene expression in sea urchin embryos. Proc Natl Acad Sci U S A, 109: 10915-10920, 2012

山本 卓著『ゲノム編集の基本原理と応用』（裳華房）2018

山本 卓編『ゲノム編集入門』（裳華房）2016