NEXT Online Magazine : 線虫を使い、ゲノム編集で記憶のメカニズム解明に挑む

mRNA注入でターゲット遺伝子の改変を自在に

杉拓磨氏（京都大学物質–細胞統合システム拠点さきがけ研究者）

線虫を使い、記憶のメカニズムを研究中の杉拓磨氏。記憶の保持は遺伝子発現の変化に依存しているという仮説に基づき、記憶に関わるとされる10対ほどの神経細胞での遺伝子発現を解析しています。杉氏は2013年3月頃からTALENsを活用し、記憶に関わる遺伝子の開始コドンを飛ばしたり、プロモーターに変異を導入したりして目的の遺伝子発現を変化させ、その影響を観察しています。「他の生物に比べ、線虫は一世代のライフサイクルが圧倒的に短く、究極のモデル生物と言えます。ゲノム編集を活用することで研究の幅がさらに広がりました。変異体を自在に得られるようになったので、特定の遺伝子の機能を迅速に調べられます」と語ります。

ゲノム編集で線虫の変異体作製が容易に
線虫では、変異原の薬剤を使うなど、これまでもいくつか遺伝子改変の方法がありました。しかしいずれもランダムに遺伝子変異を起こさせてから目的の変異体を探すというアプローチのため、作業が膨大になるという難点があります。一方、ゲノム編集を活用すれば、例えばプラスミド状態のTALENsからmRNAを作り、成虫の生殖腺にインジェクションすることで、F1世代で目的の変異体を素早く得られます。「生まれた個体の5～10％はヘテロの変異を持っています。十分な効率ですね」と杉氏。mRNA合成はAmbion® のmMESSAGE mMACHINE®Kit、続くポリAの付加はPoly（A） TailingKit、RNA精製にはMEGAclear™ Kitを使っています。「それぞれのキットのマニュアルが他を意識して書かれていて一緒に使うと便利です」とコメントします。

エピジェネティックな改変にも挑みたい
「遺伝子のノックアウトやTALE-Activator（VP64）による内在性遺伝子の活性化だけでなく、TALエフェクターを活用してエピジェネティックな修飾も試したいですね。細胞系譜が解明された線虫でゲノム編集を使えば、たった一つの神経細胞の、たった一つの遺伝子座の発現制御ができるはず」と今後の展開を語ります。線虫では、あらかじめ振動という恐怖の記憶を与えるトレーニングを施し、その記憶の保持状態を調べています。「記憶のメカニズムが分子レベルで明らかになれば、ゲノム編集を活用して記憶のトレーニングをしていない個体でも、あたかも記憶を保持しているかのような状態を創り出せるかもしれない」と続けます。「線虫というわずか体長1ミリの生き物が示す記憶の実体をとらえ、その結果を記憶異常が関わる疾患解明に役立てることで社会に還元したい」。杉氏は小さな線虫研究から大きな目的へ向かって確実に進んでいます。