築山 智之

革新的霊長類遺伝子改変技術の基盤整備

生殖細胞は、生命の永続性を担う神秘的な細胞群です。私は生殖細胞に興味があり、これまで一貫して、生殖細胞あるいはそれに派生する受精卵や多能性幹細胞の研究、それらの動物生産への応用を行ってきました。

滋賀医科大学に着任後、実験的操作が可能な非ヒト霊長類の中で最もヒトに近い動物種であるカニクイザルを用いた発生工学が可能な日本唯一、世界でも数少ない研究施設である動物生命科学研究センターの特徴を活かし（図１）、カニクイザルにおける発生工学に関する研究に着手しました。これまでに、レンチウイルスベクターを用いたトランスジェニックカニクイザルや、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集カニクイザルの作出に成功しています（図２）。しかし、単純なトランスジェニックサルやノックアウトサルが作出された今、より高度なベクター設計を必要とする遺伝子改変技術の開発が次の焦点と言えます。例えば、人為的な発現制御が可能な薬剤制御性promoterを用いた遺伝子発現系や、複数の遺伝子の同時発現、ノックイン技術を利用した複数遺伝子の同時改変などでは、現行法では効率が悪く、新規の手法の開発が望まれています。

本研究室では、これらの克服のために、次世代型の革新的霊長類遺伝子改変技術を開発し、霊長類における研究の基盤整備を行っています。

図１. カニクイザルにおける発生工学

図２. 複数の嚢胞を含むADPKD腎臓の一区画におけるネフロンマーカーの発現、スケールバー: 1 mm. (Tsukiyama T. et al., Nature Communications, 2019)

Tsukiyama T.*^{, #}, Kobayashi K. ^#, Nakaya M. ^#, Iwatani C., Seita Y., Tsuchiya H., Matsushita J., Kitajima K., Kawamoto I., Nakagawa T., Fukuda K., Iwakiri T., Izumi H., Itagaki I., Kume S., Maegawa H., Nishinakamura R., Nishio S., Nakamura S., Kawauchi A., and Ema M.*, Monkeys mutant for PKD1 recapitulate human autosomal dominant polycystic kidney disease., Nature Communications, 10(1), 5517, 2019
(* Corresponding author, ^# Equal contribution)

Sakai Y., Nakamura T., Okamoto I., Gyobu-Motani S., Ohta H., Yabuta Y., Tsukiyama T., Iwatani C., Tsuchiya H., Ema M., Morizane A., Takahashi J., Yamamoto T., and Saitou M., Induction of the Germ-Cell Fate from Pluripotent Stem Cells in Cynomolgus Monkeys., Biology of Reproduction, 102(3), 620-638, 2019

Kobayashi K. ^#, Tsukiyama T. *^{, #}, Nakaya M., Kageyama S., Tomita K., Murai R., Yoshida T., Narita M., Kawauchi A., and Ema M.*, Generation of an OCT3/4 reporter Cynomolgus monkey ES cell line using CRISPR/Cas9., Stem Cell Research, 37, 101439, 2019
(* Corresponding author, ^# Equal contribution)

Seita Y., Tsukiyama T., Azami T., Kobayashi K., Iwatani C., Tsuchiya H., Nakaya M., Tanabe H., Hitoshi S., Miyoshi H., Nakamura S., Kawauchi A., and Ema M., Comprehensive evaluation of ubiquitous promoters suitable for the generation of transgenic cynomolgus monkeys., Biology of Reproduction, 100(6), 1440-1452, 2019

Seita Y., Tsukiyama T., Iwatani C., Tsuchiya H., Matsushita J., Azami T., Okahara J., Nakamura S., Hayashi Y., Hitoshi S., Itoh Y., Imamura T., Nishimura M., Tooyama I., Miyoshi H., Saitou M., Ogasawara K., Sasaki E. and Ema M., Generation of transgenic cynomolgus monkeys that express green fluorescent protein throughout the whole body., Scientific Reports, 6: 24868, 2016

Ohinata Y. and Tsukiyama T., Establishment of trophoblast stem cells under defined culture conditions in mice., PLoS ONE, 9(9), e107308, 2014

Tsukiyama T. and Ohinata Y., A Modified EpiSC Culture Condition Containing a GSK3 Inhibitor Can Support Germline-Competent Pluripotency in Mice., PLoS ONE, 9(4): e95329, 2014

Tsukiyama T., Kato-Itoh M., Nakauchi H. and Ohinata Y., A Comprehensive System for Generation and Evaluation of Induced Pluripotent Stem Cells Using piggyBac Transposition., PLoS ONE, 9(3): e92973, 2014

Tsukiyama T., Asano R., Kawaguchi T., Kim N., Yamada M., Minami N., Ohinata Y. and Imai H., Simple and efficient method for generation of induced pluripotent stem cells using piggyBac transposition of doxycycline-inducible factors and an EOS reporter system., Genes to Cells, 16(7): 815-825, 2011

Watanabe T., Takeda A., Tsukiyama T., Mise K., Okuno T., Sasaki H., Minami N. and Imai H., Identification and Characterization of Two Novel Classes of Small RNAs in the Mouse Germline: Retrotransposon-Derived siRNAs in Oocytes and Germline Small RNAs in Testes, Genes & Development, 20(13): 1732-1743, 2006

研究グループ