CRISPR/Cas9ゲノム編集を利用して, ラット体内にマウス肺を作製 : crisp

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- 大型動物を「バイオリアクター」とする移植用ヒト肺構築への一歩
[出典] "CRISPR/Cas9 Genome Editing Allows Generation of the Mouse Lung in a Rat" Wen B [..] Kalinichenko VV. Am J Respire Crit Care Med. 2024-03-20. https://doi.org/10.1164/rccm.202306-0964OC [所属] U Arizona College of Medicine Phoenix, Cincinnati Children's Hospital Medical Center, U Cincinnati, China Agricultural U, Phoenix Children's Hospital

　近年の生物工学と胚性幹細胞 (ES細胞) 技術により、重要な形態形成遺伝子を欠損したトランスジェニックマウスにおいて、ES細胞由来のマウス肺組織の作製が可能となった。しかし、上皮細胞系がES細胞から効率的に生成されるが、他の細胞型はモザイクであり、ドナーのES細胞から肺組織への完全な生成は達成されていない。米国の研究チームは今回、ラットの中にマウス肺を生成することを試みた。

　CRISPR/Cas9ゲノム編集を利用して、ラットの1細胞接合子のNkx2-1 遺伝子をノックアウト (KO)することで作出したNkx2-1 遺伝子欠損の肺形成不全ラット胚に、野生型マウス由来ES細胞を注入し、マウス-ラットキメラを作製した。その上で、マウスES細胞のラット内肺組織への寄与を、免疫染色、フローサイトメトリー、およびscRNA-seqによって解析した。

　Nkx2-1 遺伝子KOラット胚では、肺と甲状腺の末梢組織が消失していた。ラットのNkx2-1^-/- 胚盤胞をマウスES細胞で相補すると、マウス-ラットキメラにおいて肺と甲状腺の構造が回復し、また、すべての呼吸細胞系譜においてES細胞が99％近く寄与していた。

　ES細胞由来の肺の上皮細胞、内皮細胞、造血細胞、間質細胞は高度に分化しており、正常マウスの肺の呼吸細胞と同様の細胞系譜特異的遺伝子シグネチャーを示した。また、受容体-リガンド相互作用の解析から、ラットで分化させたマウスES細胞由来呼吸細胞間で正常なシグナル伝達ネットワークが機能していることが明らかになった。

　CRISPR/Cas9ゲノム編集と胚盤胞での相補を組み合わせることで、ラットでマウスの肺樹立に成功し、大型動物を「バイオリアクター」として用いた将来のヒト肺の世代に向けた重要な一歩となった。