マウスモデルは遺伝子分野の研究に応用編

完全ノックアウトとその応用

ヒトはゲノム計画が順調に進行するにつれて、ますます多くの新しい遺伝子が発見され、遺伝子機能の研究は生命科学の分野で大きな課題となっている。ある遺伝子の体内での機能を調べることのは、通常ならノックアウト、ノックインで別々の遺伝子、細胞を組換えし、細胞の変化や別々の遺伝的な状態の変化を観察し、遺伝子の機能を測定するのが一般的である。

遺伝子研究で、ノックアウト遺伝子はこの遺伝子の機能を研究するのが最も一般的なパターンである。遺伝子ノックアウトには、完全な遺伝子ノックアウトとコンディショナルノックアウトがある。

100％完全ノックアウトとは、マウスの遺伝子の部位をノックアウトされて、全身の全て組織や細胞にその遺伝子を表さないことである。標的遺伝子やタンパク質が全身の生理や病理に与える影響を調べるのに用いられる。

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コンディショナルノックアウトの仕組みと利点

コンディショナルノックアウトは、標的となる遺伝子領域をCreリコンビナーゼ標的配列loxPで挟んだ遺伝子座を持つマウス（floxマウス）を作出し、これと組織特異的にCreリコンビナーゼを発現しているマウスとかけ合せることで、特定の臓器を形成する細胞のみで標的遺伝子の破壊を起こすことができる。また、薬剤により活性が誘導されるCreリコンビナーゼ（CreERなど）を用いることで、時期特異的な遺伝子破壊をすることも可能である。

cKOは胚致死性遺伝子の研究に使われる。ターゲット遺伝子またはタンパク質は特定の組織または細胞内で機能する。ターゲット遺伝子またはタンパク質が特定の時期または段階的に機能する。

コンディショナルノックアウトはTurboKnockout技術を勧める。TurboKnockoutは、従来の技術を用いたES細胞がより進んでおり、作製が正確し、効果が安定しているなどの優勢性があるだけでなく、従来のES細胞技術を2世代分の繁殖時間が減少させ、各種の複雑な遺伝子のノックアウトマウスモデルの作製を実現することができる。

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ノックイン技術による精密な遺伝子改変

ノックインは、標的遺伝子を細胞や個別に導入し、ハイレベル、より正確な表現されるようにすることである。細胞や個々の生物性状の変化を通じて遺伝子の機能を研究することで、一般的には点突然変異や遺伝子の突然変異などが行われる。

目的遺伝子に「点突然変異(ヒトモデルのシミュレーション)」を導入することで、または報告遺伝子(EGFP、mRFP、mCherry、mYFP、またはLacZなど)を導入することで目的遺伝子の特定の部位を追跡することができる。マウス自身の遺伝子を報告遺伝子に置き換えて、cKO/KIを同時に発生させることも可能。

ノックインマウスは標的型遺伝子編集技術が推奨され、サイヤジェンの標的型遺伝子編集マウスに標的型遺伝子編集ノックイン技術を使用し、標的型遺伝子編集核酸酵素の切断作用と共重合の同調によって特定の突然変異や外源遺伝子を組換えることができる。外部遺伝子の特定の組織や特定の時間的安定表現は、多用途のコンディショナーノックインを効率的に構築するために利用可能である。

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