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普遍的な染色体水平伝播技術の開発と応用

幅広い生物種間で遺伝子や生物機能を伝搬できる染色体工学技術を開発しています

生命の設計図であるゲノム情報は、染色体を単位として細胞内で維持され、次の世代に受け継がれます。 私たちは人工のヒト染色体をつくり、これを操作し観察することで、染色体が維持されるしくみを理解してきました。 そして、この操作技術を普遍化してゆくことで、より幅広い生物種間でも自由に染色体を入れ換えられる（水平伝播できる）、 新しい染色体工学技術へと進化させることを目指しています。 このような技術と、染色体編集技術を組み合わせれば、様々な生物が持つユニークな能力や特徴を、 複数の遺伝子セットとして染色体上に搭載し、他の生物に付与できると期待できます。 言い換えると、この技術は、ゲノムという設計図の中にある有用なプログラムを、染色体という記録媒体に格納し、 幅広い生物種へインストールするための技術とも言えます。 このような技術は、染色体動作原理の理解とともに、創薬や有用物質生産にも役立てることができます。
それでは、この染色体維持に必要な要素とは、どのようなものなのでしょうか。 出芽酵母では、染色体分配に必要なセントロメアのDNA配列と、複製の起点となる配列、染色体の末端を保護・伸長するテロメア配列を組み合わせて細胞に導入すると、 導入DNAが人工の染色体として維持されることが報告されています。 また、染色体が環状の場合はテロメア配列が必須ではないことや、高等真核生物では複製開始に特定の配列は必須ではないこともわかってきました。 実際に、ヒト細胞に環状のセントロメアDNA配列（反復配列）を導入すると、この一部にセントロメアが形成され、人工染色体として維持されました。 このことから、宿主細胞に適したセントロメアの形成が、染色体維持の重要要素と考えられます。
私たちは、このセントロメアをより深く理解し操作するために、セントロメアとそれ以外の領域を別々に操作・解読できるヒト人工染色体を開発しました。 これを用いると、ヒト人工染色体のセントロメア領域に他種のセントロメアをつくることもできます。 そこで、このセントロメアを他種のものに入れ換えた人工染色体を、対応する細胞・個体に導入することで、従来の枠組みを超えた幅広い種における染色体水平伝播の実現を目指しています。 そして、いずれはこの技術を天然の線状染色体にも応用できるよう一般化し、あらゆる生物情報を水平伝播させる、新しい染色体工学技術の開発も目指しています。

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