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奈良先端科学技術大学院大学
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世界標準の技術で研究を促進する
Category：incu-be*04号掲載記事｜Update：2008.12.05
2004年9月、数十名の欧米の研究者を中心に、「ノックアウトマウス・プロジェクト」が提唱された。マウスの全遺伝子について、各遺伝子を破壊したノックアウト（KO）ES細胞株コレクションを作り、必要なときに研究者がいつでも無料で使えるようにするものだ。この世界的なプロジェクトを促進する技術が石田准教授らによって開発された。
アイディアを具現化する
ゲノムの全塩基配列情報を得ることが容易になり、個々の遺伝子機能の効率的な解析が生命科学の重要な課題になってきた。「ＥＳ細胞レベルで遺伝子を破壊したコレクションがあれば、ＫＯマウスを従来よりも容易に得られる」。欧米の研究者と同様のアイディアを石田准教授は温めていた。
ＥＳ細胞の中では、たとえば未分化性を維持する遺伝子は発現しているが、免疫系の細胞や、神経系の細胞に分化したときのみ働く遺伝子は発現していない。すでにトラップベクターと呼ばれるＤＮＡ断片をゲノムの間に挿入させることで、発現している遺伝子をランダムに破壊する手法が確立されていた。１９９３年、京都大学からハーバード大学に研究の場を移した石田准教授は、残りの発現していない遺伝子を破壊する方法として開発された、ポリＡ・トラップ法の改良に取り組んだ。
世界中で誰も気づかなかったこと
帰国後、自ら開発したベクターを使いＥＳ細胞の中の遺伝子破壊を行った。ところが、１年半程の間に何度も実験を繰り返す内、上手くいかないと感じた。ベクターが挿入された遺伝子のｍＲＮＡを調べると、確かに破壊されてはいたのだが…。ゲノムＤＮＡには、最終的にｍＲＮＡとして成熟し、タンパク質へと翻訳されるエクソン部分と、ｍＲＮＡの成熟過程で除去されてしまうイントロン部分が交互に並んでいる。「気分転換に、エクソン―イントロン構造に照らし合わせてベクターの挿入部位を調べると、驚くべきことに、90％以上の細胞でベクターが最後のイントロンに入っていました」。ベクターが挿入されると、下流の遺伝子機能が破壊されるが、挿入部位が最後のイントロンの場合、破壊される領域が非常に小さくなってしまう。「これでは、ポリＡ・トラップ法により遺伝子を完全に破壊することはできない。大変困った事実に、２００３年に気づきました。ただ漠然と『上手くいかない』と感じていた研究者は少なくありません。けれども、ゲノムレベルでベクターの挿入部位を調べた人は、世界中で誰もいませんでした」。石田准教授がこの現象に気づいてから、ＮＭＤ（nonsense-mediated mRNAdecay）というｍ ＲＮＡの品質管理機構に原因があると確信するまで１ヵ月とかからなかった。そして、この機構を抑制しつつ遺伝子トラップを行うＵＰＡトラップ法の開発に成功した。「原因を美しく説明できたときの感動」はこれまで味わったことのないものだった。
応用してこそ価値のある技術
「最初、有名な論文雑誌へ投稿したときに、世界の大御所から反論があって掲載に至らなかった。反駁はしましたが、技術開発をしたという論文ですから、ここで時間を浪費するよりも実際の研究に応用してこそ価値があると考えて別の雑誌に投稿しました」。だが、すぐに注目を集める。２００５年２月に論文を発表したわずか２个月後、Ｊ．Ｒｏｓｓａｎｔ率いるカナダチームから講演依頼が来た。「セミナー終了後、カナダの国家プロジェクトに利用したいと言ってくれました。認めてもらえてうれしかった」。カナダのＫＯマウス・プロジェクトのウェブサイトには、奈良先端科学技術大学院大学の名が大きく掲載されている。現在は、日本でもナショナルバイオリソースプロジェクトの一部として動き始めた。石田准教授は、これから、自分が開発したゲノム科学の手法を駆使し、免疫分野の問題にアプローチしていきたいと考えている。医学部生の頃から、Ｔリンパ球が胸腺で自己と非自己を識別する能力を獲得するしくみに興味があるという石田准教授にとって、ＵＰＡトラップ法の開発は、学生の頃に出会った「時間やエネルギーを惜しみなく投入できる素晴らしい研究対象」を攻略するための通過点に過ぎない。
最新紹介記事紹介記事一覧
飽くなき好奇心で研究者への道を進む
永井 裕介 さん 細胞内情報学講座 博士後期課程3年⁄incu-be*07号掲載記事
「純粋にやっていて楽しい。それが今の研究の魅力ですね」と話すのは、博士後期課程３年・永井裕介さんだ。魅力的な研究テーマ･環境を求めて、いくつもの大学院を検討した結果、奈良先端科学技術大学院大学にたどり着いた。現在は、伊東教授のもとで細胞内のシグナル伝達の仲介分子『Gタンパク質』の調節メカニズムを研究している。
教育者としての使命
伊東 広 教授 細胞内情報学講座⁄incu-be*07号掲載記事
「我々の身体が、どうやって維持され、恒常性が保たれているのかを理解したい」と語るのは、奈良先端科学技術大学院の伊東広教授。学内制度の構築にも熱心に取り組む先生は、「この大学の研究・教育環境は非常に恵まれている」と語る。
奈良で育む女性研究者たちの夢
宗景 ゆり 助教,三田 智子 さん 分化・形態形成学講座⁄incu-be*06号掲載記事
アフリカの乾燥地帯、日差しが厳しい中で育つ野生種スイカ。この特殊な環境に存在する植物の研究に別々の視点から魅力を感じ、奈良先端科学技術大学院大学（ＮＡＩＳＴ）での研究に行きついた２人の研究者がいる。分化・形態形成学講座助教の宗景ゆりさんと博士後期課程２年の三田智子さんだ。