近畿大學生物理可用能工學部的宮本圭副教授與劍橋大學的Christopher Penfold博士研究員等人組成的研究團隊，開發出了誘導哺乳動物的基因體初始化重程式設計的新方法。透過修改選殖技術，全球首次成功地在野生環境中，從已滅絕的彎角劍羚的基因體中，在早期胚胎中誘導激活了獨特性表達的基因。在以往的研究中，分析野生動物的基因體主要採用調查DNA鹼基序列的方法，而利用此次開發的新方法，可以在包括滅絕動物在内的各種動物中分析基因體序列是如何工作的。相關研究成果已發佈在iScience上。
（供圖：近畿大學。Licensed under CC BY 4.0. https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103290）
用於培育複製動物的體細胞核轉移需要使用帶有待培育複製動物基因體的供體細胞和移植供體細胞的同種接受者卵細胞。也就是說，若要透過選殖技術重程式設計野生動物的細胞時，需要收集野生動物的卵子，這在現實中是很困難的。因此，研究人員開發了向與供體不同種的卵子中移植細胞核的種間核轉植法，但在種間核轉植中，很多時候種間選殖胚不能正常進行細胞分裂，也無法應答選殖胚發育所需的胚胎基因的激活，移植大多都以失敗告終。
研究團隊爲了克服採用以往的核轉植法時觀察到的胚胎分裂異常和胚胎基因激活失敗等主要障礙，旨在開發一種新型移植方法，可以直接誘導激活胚胎基因，而無需分裂。傳統的核轉植法在胚胎基因被誘導激活前，供體細胞的細胞週期與早期胚胎型起伏同步，發生細胞分裂後基因才被激活，研究團隊着眼於這一點，提出了向已經具有轉錄活性的早期胚胎中直接移植供體細胞核的新型核轉植法。
研究團隊首先利用這種新型核轉植法移植了與早期胚胎同種的小鼠供體細胞，並證實激活了移植細胞原本沒有表達的胚胎基因。另外還透過實驗證明，無需細胞分裂和DNA克隆即可誘導激活這種胚胎基因。利用哺乳動物的早期胚胎，在不進行分裂和DNA克隆的情況下直接誘導激活基因尚屬全球首次。此外，還成功確定了對激活胚胎基因至關重要的早期胚胎中存在的轉錄因子。
研究團隊從野生環境中已經滅絕，目前僅在動物園中飼養的彎角劍羚老化死亡後採集的組織中提取原代培養細胞，研究了能否利用該細胞核透過新型核轉植法從異種細胞進行胚胎基因轉移。結果顯示，即使移植從死亡後的彎角劍羚組織中採集的細胞核，也與小鼠的細胞核一樣誘導了初始化重程式設計，並應答胚胎基因被激活。
此次，研究團隊構建了從包括死亡野生動物和瀕危動物在内的哺乳動物基因體中誘導轉錄的實驗系統。利用這種新方法，不僅是基因體的鹼基序列分析，還可以獲得關於基因體序列如何工作的資訊。這對了解生物多樣性非常重要。此外，利用該方法還成功克服了以往野生動物細胞初始化重程式設計障礙，如胚胎分裂異常和胚胎基因激活失敗的問題。研究團隊今後計劃進一步隊形變換該方法，並挑戰初始化重程式設計野生動物基因體的擴增，以保存寶貴的基因體資源。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
