TAKEDA LABORATORY | 大阪大学 大学院 医学研究科 竹田研究室
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研究内容
 マウスは、ヒトの病態や遺伝子を理解するための、優れたモデルです。当研究室では、マウスで様々な遺伝子機能を迅速に解析するための新しい方法として、Sleeping Beautyトランスポゾンを用いて生体内で遺伝子変異を導入する方法や、Bloom遺伝子の発現制御により種々の遺伝子の両アレルを迅速に破壊する方法などを開発してきました。現在、これらの手法をさらに改良して、マウスを用いた生命現象の解明を迅速化することを目指しています。また、従来の、胚性幹(ES)細胞を用いた変異マウス作製法も多用しており、様々な変異マウスの解析を行っています。
Sleeping Beauty トランスポゾンを用いた新しい変異導入法
 ポストゲノム時代と呼ばれる今日では、遺伝子機能を解明する上で、遺伝子変異マウスの重要性が益々高まっています。当研究室では、マウスでforward genetics(順遺伝学)を行うための新しい手法として、Sleeping Beauty (SB)トランスポゾンを用いた生体内での遺伝子変異導入法を開発してきました。SBトランスポゾンは、魚のゲノムに痕跡として残っている活性を失ったトランスポゾンから、その塩基配列を改変することによって人工的に作製されたトランスポゾンです。SBトランスポゾンは2つの構成要素から成り立っています。ひとつは、ゲノム上を動いて変異原として働く「トランスポゾン配列」で、もうひとつは、トランスポゾンを動かす反応(転移反応)を触媒する酵素である「トランスポゼース」です。トランスポゾンが遺伝子内へ挿入したマウスは、緑色蛍光蛋白質(green fluorescent protein; GFP)の発現を指標にして迅速かつ非侵襲的にスクリーニングできます。これまでの実験結果から、本手法を用いると、ゲノム全体への変異導入のみならず、ゲノムの特定の領域への集中的な変異導入も可能であることがわかりました。特定の領域への集中的な変異導入は、他の大規模変異導入法では困難であり、SBトランスポゾンにユニークな特性です。当研究室では現在、SBトランスポゾンを用いて作製した50以上の変異マウスについて、表現型を解析中です。これまで、発生過程の様々な段階で胎性致死となるものや、非致死性ではあるものの行動異常や不妊を認めるものなどが見つかっています。このように、SBトランスポゾンシステムは、大規模な遺伝子変異導入および領域特異的な変異導入を迅速に行うための優れた方法と考えています。
Bloom遺伝子の発現制御による両アレル変異導入法
 哺乳動物細胞において表現型を元に遺伝学的スクリーニングを行おうとすると、「遺伝子が2コピー存在する」ことが障害となります。一方の遺伝子を壊しても、もう一方の遺伝子が残っているために表現型が現れないからです。ヒトのBloom症候群という病気の原因遺伝子であるBloom遺伝子を欠失した細胞では、高頻度にゲノム上のヘテロ接合性が失われる(loss of heterozygosity; LOH)ことが知られていました。そこで我々は、マウスES細胞においてBloom遺伝子の発現をテトラサイクリンで可逆的に調節するシステムを樹立し、ES細胞のゲノム全般に渡って両アレルの遺伝子を破壊することを可能としました。化学物質やレトロウイルスなどの変異原を用いてゲノム全般に渡って一方のアレルの遺伝子を破壊し、その後、一過性にBoom遺伝子の発現を低下させることによりLOHを誘発して、もう一方のアレルの遺伝子にも変異を導入するわけです。多数の変異体の中から自分の興味のある表現型を示す細胞を得た後、変異遺伝子を同定することにより、その生命現象に関与している遺伝子を明らかにすることができると期待されます。このように、本手法は、ゲノム全体に渡って網羅的に遺伝子機能を解析するための優れた手法と考えられます。
ES細胞を用いた変異マウス作製法
 当研究室では、ES細胞を用いた変異マウスの作製も多数行っています。Cre/loxPシステムを用いた組織特異的な遺伝子破壊も行っており、これまでに、皮膚特異的、Tリンパ球特異的な遺伝子破壊マウスを作製しています。これらのマウスの表現型から、ヒトの疾患を理解する上でも重要な知見が得られています。
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