東京大学産学連携プロポーザル

近年のゲノム科学研究の進展により、ヒトを含む高等真核生物には、タンパク質をコードしない非コードRNA (non-coding RNA)とよばれるRNAが多量に存在し、様々な生命現象を制御していることが明らかにされている。RNAサイレンシングは、21塩基程度の小さな2本鎖RNAであるsmall interfering RNA (siRNA)やmicroRNA (miRNA)が、相同な塩基配列をもつ遺伝子の発現を抑制する現象である。 この研究室では、RNAサイレンシングの機構を解明するとともに、siRNAによって特定の遺伝子の発現を特異的にノックダウンするRNA干渉法という手法の構築を行っている。他の遺伝子に全く影響を与えず、効率よく特異的に遺伝子の発現を抑制できるsiRNAは、その作用機序に基づくいくつかの特徴をもっている（図参照）。このようなsiRNAの設計法に関する最新の方法については、ウェブサイト（http://sidirect2.rnai.jp/）で公開しているのでご利用いただきたい。

チロシルtRNA合成酵素（TyrRS）とトリプトファニルtRNA合成酵素（TrpRS）は、tRNAに夫々チロシン及びトリプトファンを結合させる蛋白質合成を触媒する過程において重要な酵素であると認識されていた。 最近、意外なことにtRNA合成酵素が全く別の機能を持つことが判明した。即ち、この研究者らは、ヒトTyrRSがアポトーシスの初期段階で細胞から分泌され、余分な付加ドメインがプロテアーゼで切断された後、触媒活性ドメイン、及び付加ドメインが夫々、好中球活性化、単球活性化をもたらす２種類のサイトカインとして働くことを発見した。更に、ヒトTyrRSの触媒活性ドメインは血管新生促進因子として働くこと、他方、ヒトTrpRSの触媒活性ドメインは逆に血管新生抑制因子として働くことを明らかにした。 この研究室では、医療に貢献できる新機能性蛋白質の開拓を目指しているが、引き続き、このヒトTyrRS, 及びヒトTrpRSの血管新生に関する制御メカニズムの解明、並びに、これら蛋白質の分子進化過程の解明を行っている。更に、この新しい概念を展開するために、アミノアシルtRNA合成酵素の更なる新機能の探索にも挑んでいる。  

近年、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集法が幅広く利用されている。本手法は標的とするゲノムDNAと20塩基の塩基配列の相補性をもつsgRNAがCas9タンパク質と複合体を構成し、塩基配列の相補性により対合してゲノムDNAの編集を行う手法である（図参照）。本手法は、基本的にどのような生物種でも利用できるため、これまで遺伝子改変が困難とされた生物種や細胞系でも利用可能な新規の有用な手法として注目されている。 この研究室では、バイオインフォマテイックスを用いて、ゲノム全体の中で特定の遺伝子のみを標的とできる塩基配列がどの程度あるのかを様々な生物種で解析し、その結果、ゲノムサイズの大きいヒトやマウスなどでは標的以外の領域に変異を挿入するオフターゲット効果が強く見られる可能性を明確にしている。そのため、ヒトやマウスではゲノム全体の中で特異的な配列を選択してsgRNAとして利用することが必要であり、そのような手法を構築している。このようなsgRNA設計法に関する最新の方法については、ウェブサイト（https://crispr.dbcls.jp/）で公開しているのでご利用いただきたい。

この研究室で同定した細胞接着分子CADM1は多くのがんでがん抑制遺伝子として作用する。しかし、成人Ｔ細胞白血病（ATL）では CADM1の異所性高発現が認められ、本遺伝子産物が白血病の悪性化、臓器浸潤を促進する可能性が示唆されている。この研究室ではさらに、CADM1が罹患頻度の比較的高いある種の高転移性腫瘍においても高発現し、その浸潤、転移、悪性化に関わることを見出した。そこで、CADM1 を分子標的とするがんの浸潤、転移抑制医薬品の開発への応用が期待される。この研究室では、固相化CADM1タンパク質と培養細胞との相互作用に基づいてCADM1機能を検出する系を確立し、この系に低分子化合物を添加することにより、CADM1機能を阻害する化合物を検索可能なシステムを開発している。 なお、CADM1遺伝子欠損マウスは精子形成障害による雄性不妊を認めるが、正常に出生、発育し、腫瘍臓器の機能不全などは認めない。