広報活動

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2013年7月16日

理化学研究所

マウス生殖細胞から特徴的なエピゲノム領域を発見

-従来不可能だった100個程度の細胞からのゲノム修飾解析技術を開発-

今回開発したDNAメチル化解析技術の図

開発したDNAメチル化解析技術

細胞では、染色体を構成するDNAやタンパク質が後天的な化学修飾を受けており、それぞれの細胞に特有な修飾パターン(エピゲノム)で遺伝子の発現を制御しています。よく知られているのがDNAを構成する4つの塩基のうち、シトシンの炭素原子にメチル基(CH3)が付加される「メチル化」です。メチル化は重要なゲノム修飾の1つであり、その解析はDNAメチル化の制御機構を理解するうえで重要ですが、従来の技術で解析を行うには10万~100万個ほどの大量の細胞が必要でした。そのため、ごく少数しか得られないマウス胎児の生殖細胞などには適用できませんでした。

理研バイオリソースセンターの研究者らは、生殖細胞に特有な遺伝子発現の制御機構とDNA修飾の関連性を調べることや、生殖細胞の特徴を兼ね備えた細胞リソースを探索することを目的に、遺伝子発現とDNAメチル化の解析をマウスを用いて行うことに取り組みました。少ない細胞でも解析できるように、従来のDNAメチル化の解析法を見直し、偏りの少ないDNA増幅など実験法の最適化や、染色体全域が解析可能なカスタムマイクロアレイの利用などの改良を加えました。その結果、最少100個という非常に少ない細胞で解析可能な技術を開発しました。

この技術を用いてマウス胎児などの生殖細胞を解析したところ、広範囲にわたって低メチル化状態にあるDNA領域を発見しました。この領域には生殖細胞特有に発現する遺伝子が集中しており、その中には生殖細胞とがん細胞に共通して発現する「がん精巣抗原」遺伝子も複数含まれていました。通常、DNAの高メチル化は遺伝子発現を抑制するので、DNAの低メチル化がこの領域の遺伝子発現を促していることが分かりました。これらの領域では、染色体を構成するタンパク質(ヒストン)の修飾も特殊であり、極めて”独特”なエピゲノム状態にあることが分かりました。

今回、マウスの生殖細胞には、がん精巣抗原を含む広い領域が低メチル化状態にあるという成果を得ました。これを手がかりに、細胞の分化や、発がんに関与するエピゲノム研究が進み、新しい診断法の開発や創薬につながることが期待できます。また、超微量解析技術は応用範囲が広く、iPS細胞集団に不均一性をもたらすエピゲノム状態の解析などへ展開すれば、より高品質のiPS細胞作製も可能になります。

理化学研究所
バイオリソースセンター 疾患ゲノム動態解析技術開発チーム
チームリーダー 阿部 訓也 (あべ くにや)