広報活動

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2017年10月11日

理化学研究所
量子科学技術研究開発機構
大阪大学

iPS細胞におけるゲノム変異の解明

-iPS細胞樹立時に生じるゲノム変異のホットスポットを同定-

iPS細胞樹立時に生じるゲノム変異の図

図 iPS細胞樹立時に生じるゲノム変異

iPS細胞(人工多能性幹細胞)は全ての種類の体細胞へ分化する多能性を持つため、再生医療や創薬への応用が大きく期待されています。iPS細胞を樹立するには、皮膚線維芽細胞などの体細胞に山中4因子(Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4)と呼ばれる転写因子を導入し、細胞を初期化させます。

しかし近年、iPS細胞には点突然変異(点変異)が存在することが報告され、移植後のがん化などへの関与が懸念されています。点変異とはゲノム塩基配列中で1塩基のみが変異したものです。これらの点変異の特徴やゲノム上での分布パターンについては、明らかになっていませんでした。

今回、理研を中心とした共同研究グループは、マウスおよびヒトiPS細胞樹立時に生じた点変異のデータとエピゲノムデータを統合し、点変異のゲノム上の分布パターンを全ゲノムレベルで調べました。その結果、点変異は①遺伝子領域およびプロモーターなどの遺伝子発現調節領域では低密度であること、②細胞内の核膜直下に位置し転写が抑制された核ラミナ結合領域(LAD)で高密度であることから、iPS細胞におけるゲノム変異の多くが、遺伝子発現に影響を与えない“良性の変異”であることが示されました。さらに、LADへの点変異の蓄積については、①ミトコンドリアから活性酸素が一過的に放出される、②その活性酸素によって核内の核表面に近いLADに点変異が生じる、③LADにはDNA修復酵素が届きにくいため点変異が高密度で蓄積する、というメカニズムが考えられました(図参照)

今後、iPS細胞のゲノムデータと臨床データをリンクさせることで、ゲノム変異がもたらす影響について実証されれば、安全で有効な治療が展開されるものと期待できます。

理化学研究所
ライフサイエンス技術基盤研究センター 機能性ゲノム解析部門
特別研究員(研究当時) 吉原 正仁 (よしはら まさひと)

予防医療・診断技術開発プログラム
マネージャー 村川 泰裕 (むらかわ やすひろ)
プログラムディレクター 林崎 良英 (はやしざき よしひで)