慶應義塾大学の丸山哲夫准教授と高尾知佳共同研究員(岡山大学助教)は、東京大学の佐藤守俊教授と共同研究で、青色LED(青色発光ダイオード)による青色光の照射とゲノム編集を組み合わせてマウスの妊娠(着床)をピンポイントに調節することに成功した。

 体外受精などの生殖補助医療(ART)の進歩により不妊治療の成績は劇的に改善したが、着床障害による不妊には未だ有効な治療が無く、近年のARTの妊娠率・生産率は頭打ちだ。子宮内で生じる着床はアプローチが難しく、仕組みの解明は十分ではない。

 着床は受精卵(胚)が子宮内に接着し母体に侵入する現象で、胚も子宮も刻一刻と変化し、子宮内で多様な生命物質がお互いに協調しながら着床現象を支える。今回の研究では、それらの物質のうち着床に必要不可欠な白血病阻止因子(LIF)を光遺伝操作の標的にした。

 まず、雄マウスと交配させた雌マウスに、青色光を照射した時だけゲノム編集(遺伝子改変)機能を発揮する光活性化CRISPR/Cas9(光Cas9)の遺伝子を導入。その雌マウスに青色光を照射すると、光Cas9のゲノム編集により子宮でのLIF遺伝子が破壊されてLIF蛋白が低下し、そのために着床が起きずマウスは妊娠しなかった。このマウスは、青色光を当てなければLIFに影響を及ぼさず普通に着床が起きて妊娠する。さらに、青色光照射によりLIFが低下した不妊マウスの子宮に、新たにLIF蛋白を投与すると、ほぼ元通りに着床が起きて妊娠するようになった。

 今回の成果は、着床現象の新しい研究解析手法を提示し、さらに、着床不全などの不妊症の治療、着床のブロックによる避妊、あるいは子宮内での胎児治療など、新しい様式の生殖治療の開発につながることが期待される。

論文情報:【Proceedings of the National Academy of Sciences】Optogenetic regulation of embryo implantation in mice using photoactivatable CRISPR/Cas9

岡山大学

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