ユタ大学のYang Liu助教授とJames A. Gagnon准教授を共同責任著者とするbioRxiv プレプリントにて、ゼブラフィッシュ胚において、光活性化CRISPRシステムを介して、DNA損傷の発生タイミングを正確に制御し、損傷からの修復過程を生体内でリアルタイムで測定した結果、初期胚は極めて高速だがエラーを起こしやすい修復を優先し（高速修復）、発生が進むにつれて、より低速で正確な修復機構（高精度修復）へと移行していくことが、紹介されています。
[詳細]
DNA二本鎖切断（DSB）の正確かつ迅速な修復は、あらゆる細胞におけるゲノム維持に不可欠です。特に胚はDSBに対して脆弱です。ゼブラフィッシュの発生過程において、単一の受精細胞は最初の24時間で5万個の細胞からなる胚へと急速に分裂し、ゲノムは激しい複製ストレスにさらされ、必然的にDSBが発生します。これらの切断の修復不全は胚の致死に繋がりますが、胚発生におけるDSB修復の速度、忠実度、および経路選択については十分に解明されていませんでした。
研究チームは、光活性化CRISPRを用いて、ゼブラフィッシュ胚発生全体にわたって標的ゲノムDSBを誘導する実験を行いました。ここで重要なことに、DSB誘導は光刺激後数秒以内に起こるため、単一細胞周期内での修復速度を正確に測定することが可能になったことです。
- 初期の急速な細胞分裂段階では、DSBは15分以内に修復されました。
- 後の段階では、細胞周期が遅くなるにつれてDNA修復の速度が低下しました。
- 数理モデルとDNA修復経路を阻害する変異体を利用することで、エラーを起こしやすいマイクロホモロジーを介した末端結合から、より忠実な非相同末端結合へと移行することが明らかになりましたが、この移行と修復速度の段階的な変化が相関していました。
こうして、初めて胚発生中のDSB修復の動態が高時間分解能で捉えられましたが、この研究は、生きたモデル生物におけるDNA損傷に対する細胞応答を体系的に解析するための枠組みを確立することにもなりました。
[出典]
- "A fast-to-faithful transition shapes the DNA repair landscape during embryogenesis" Wang S [..] Liu Y, Gagnon JA. bioRxiv. 2026-04-24 (preprint). https://doi.org/10.64898/2026.04.22.720229 [所属] University of Utah (米国),
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