理化学研究所（理研）バイオリソース研究センター（BRC）実験動物開発室の仲柴 俊昭 専任研究員、吉木 淳 室長、疾患ゲノム動態解析技術開発チーム（研究当時）の阿部 訓也 チームリーダー（研究当時、現 iPS細胞高次特性解析研究チーム 客員主管研究員）、脳神経科学研究センター 細胞機能探索技術研究チームの宮脇 敦史 チームディレクターらの共同研究グループは、マウス遺伝子操作において見過ごされてきた問題点である「遺伝子発現の抑制漏れ」について、高感度発光技術・AkaBLI^[1]を利用して正確に評価し、さらに「漏れ」を抑える手法を検討し、遺伝子操作の精度を飛躍的に向上させることに成功しました。

本研究成果は、今後、がんや脳機能の研究など、極めて精密な操作が求められる医学・生命科学研究において、より信頼性の高いデータの取得を可能にすると期待されます。

今回、共同研究グループは、マウスの特定の細胞や組織において行うCre-loxPシステム^[2]による遺伝子操作を、体外から評価できるレポーターマウス^[3]を開発するため、複数の遺伝子改変マウスを作製しました。その結果、遺伝子発現を転写レベルで制御する従来の手法では、遺伝子を発現しないよう制御した状態でも微量な発現が起こってしまう「遺伝子発現の抑制漏れ」があることを突き止めました。この「漏れ」は遺伝子操作の精度を損なう要因となります。一方、遺伝子発現を転写と翻訳の2段階で制御する新たな手法では「漏れ」を最小限に抑えることができ、Cre-loxPシステムによる遺伝子操作を体外から正確に評価できるレポーターマウスの開発に成功しました。

本研究は、科学雑誌『Cell Reports Methods』オンライン版（3月30日付：日本時間3月31日）に掲載されました。

補足説明

^[1] 高感度発光技術・AkaBLI
ホタルは「ルシフェリン（光る物質）」と「ルシフェラーゼ（光らせる酵素）」の反応で光る。AkaBLIは、この仕組みを人工的に改良し、従来の100～1,000倍という圧倒的な明るさを実現した高感度発光技術である。ルシフェリンとしてAkaLumineという光る物質、ルシフェラーゼとしてAkalucという光らせる酵素を使用。AkaBLIはAka bioluminescent imagingの略。

^[2] Cre-loxPシステム
狙った場所やタイミングで遺伝子を自由に操作するための、バイオテクノロジーの定番ツール。Cre酵素はDNA上の目印となるloxPを認識してつなぎ変える。これにより、生体内の特定の場所だけで遺伝子の発現スイッチを「オン・オフ」にできる。

^[3] レポーターマウス
レポーターマウスは、体内で特定の遺伝子が働く場所や時間を、光（蛍光や発光）によって観察できるように改良された実験用マウス。通常、いつ・どの細胞で遺伝子が活動しているかを見ることはできないが、レポーター遺伝子を組み込むことによってその遺伝子の活動を知ることができ、このマウスを用いることで、生命現象をリアルタイムで「見える化」できる。今回のレポーターマウスは、Akaluc遺伝子の発現によりAkalucレポータータンパクの発光現象を通して遺伝子操作の部位を観察できるようにしたもの。