• [出典1] “Use of CRISPR-modified human stem cell organoids to study the origin of mutational signatures in cancer.” Drost J et al. Science 14 Sep 2017.
• [出典２] 変異シグナチャー関連論文：Signatures of mutational processes in human cancer. Alexandrov LB 〜 Stratton MR. Nature. 2013 Aug 22;500(7463):415-21.；Deciphering signatures of mutational processes operative in human cancer. Alexandrov LB〜Stratton MR. Cell Rep. 2013 Jan 31;3(1):246-59.
• 癌の発生と進行は体細胞変異に依存するところ、膨大な体細胞変異のデータから30種類以上の変異過程のシグナチャー（変異シグナチャー/変異スペクトラム）が見出され（出典２）、癌の病因解明や、診断および予後予測への利用が試みられている。
• 今回（出典１）、ヒト結腸オルガノイドのDNA修復遺伝子の一種であるMLH1遺伝子をCRISPR/Cas9でノックアウトし、サブ・クローニングと全ゲノムシーケンシング（WGS）により、複製エラーを介して蓄積される体細胞変異を追跡し、ミスマッチ修復機能を損失した結腸癌における主要な変異プロファイルを再現することを確認した。
• MLH1遺伝子で成果が得られた手法を、塩基除去修復タンパク質をコードし癌素因遺伝子の一つとされているNTHL1に展開した。その結果、NTHL1欠損オルガノイドの変異シグナチャーが、乳癌コホートから見出されていた変異シグナチャー（C > Tのトランジッション変異を特徴とするsignature 30）と一致することを見出した。これまでに、生殖細胞系列にNTHL1両アレル変異を帯びている結腸癌患者のエクソームに見られた変異が主としてC > Tであり、また、signature 30は、WGSによって生殖細胞系列でNTHL1遺伝子が不活性化されている患者から同定されたmutational signatureであったが、今回、この乳癌患者の腫瘍細胞と生殖細胞系列細胞のシーケンシングからもNTHL1欠損とsignature 30のリンクが裏付けられた。

２．ヒト腎臓オルガノイド遺伝子ノックアウトによる腎臓障害疾患の病因遺伝子探索

• [出典１] “Modelling kidney disease with CRISPR-mutant kidney organoids derived from human pluripotent epiblast spheroids.” Freedman BS, Brooks CR, Lam AQ, Fu H, Morizane R, Agrawal V, Saad AF, Li MK, Hughes MR, Werff RV, Peters DT, Lu J, Baccei A, Siedlecki AM, Valerius MT, Musunuru K, McNagny KM, Steinman T, Zhou J, Lerou PH, Bonventre JV. Nat Commun. 2015 Oct 23;6:8715.
• [出典２] “Gene-edited Human Kidney Organoids Reveal Mechanisms of Disease in Podocyte Development..” Kim YK, Refaeli I, Brooks CR, Jing P, Gulieva RE, Hughes MR, Cruz NM, Liu Y, Churchill AJ, Wang Y, Fu H, Pippin JW, Lin LY, Shankland SJ, Vogl AW, McNagny KM, Freedman BS. Stem Cells. 2017 Sep 14.
• 腎臓形成において、血中タンパク質を濾過し尿を生成するポドサイト（糸球体上皮細胞）の分化が鍵である。先行研究で、ネフロン様腎臓オルガノイドにおいてヒト多能性幹細胞由来のポドサイト（hPSC-podocytes）形成を観察したが（出典１及び挿入図参照）、ポドサイトの発生過程と疾患メカニズムの解明は課題として残っていた。
  
  
• 今回（出典２）、微細構造解析、生物物理学的解析およびトランスクリプトミクスから、hPSC-podocytesが、in vivoにおけるポドサイト発生段階の毛細血管係蹄形成ステージ（capillary loop stage）をフェノコピーすることを見出した。
• CRISPR/Cas9によりポドカリキシン遺伝子をノックアウトした変異hPSC-podocytesは、種々の解析とポドカリキシンを欠損し尿生成機能を失ったモデルマウスのポドサイトをフェノコピーすることから、ポドカリキシンがポドサイト形成に必須であると結論した。