ネオゲノム研究開発ユニット

ネオゲノム研究開発ユニット

ヒトゲノム機能の解明と疾患関連遺伝子の把握でAI医療にも貢献

メッセージ

教授 石野 史敏
難治疾患研究所
エピジェネティクス分野
教授 石野 史敏
難治疾患研究所
エピジェネティクス分野
准教授 李 知英
難治疾患研究所
エピジェネティクス分野
プロジェクト助教
松沢 歩

ヒトゲノムに含まれる遺伝子数は約2万と言われていますが、これはゲノム全体の1.5%を占めるに過ぎず、残る部分に未同定の遺伝子が多数残されている可能性があります。ネオゲノム研究開発ユニットは、タンパク質をコードし遺伝子機能を持つ可能性のあるDNA配列を同定し、その機能を明らかにすることを目指しています。

未来医療コンソーシアムでは個人のゲノム情報に基づいた疾患の診断、治療などを行うことが到達目標の1つとなっていますが、そのためには疾患に関係する遺伝子の同定が最も重要な課題です。本ユニットの役割は、この戦略を有効に活かすためにヒトゲノムにおける正確な遺伝子数を推定し、未同定の疾患関連遺伝子を把握することです。

今後のゲノム医療においてAIは非常に重要な役割を果たすことになります。研究者が行うべきことは、完全な情報をAIが解析できる状況を作ることです。ヒトゲノム機能には未知の部分が多く残されており、これをどれだけ完全に理解できるかは、まさに科学者の力量にかかっている部分であると考えています。

大学のプロジェクトとして、AIを活用したゲノム機能解析は10年後、20年後を見据えた戦略の一つであり、未来医療のカギを握る部分であると考えています。また、ヒトを生物学的に理解するという、生物学の究極の目標に近づくための研究であり、若い研究者たちにも是非、参入してほしいと考えています。

図1 ゲノム内の未同定遺伝子を蛍光で検出する技術
図2 ゲノム編集マウスの脳において蛍光で未同定タンパク質を高感度に検出した例

主要論文

  1. Lee J*, Sutani A, Kaneko R, Takeuchi J, Sasano T, Kohda T, Ihara K, Takahashi K, Yamazoe M, Morio T, Furukawa T and Ishino F*. In vitro generation of functional murine heart organoids via FGF4 and extra cellular matrix. Nat Commun 2020 11:4283, https://doi.org/10.1038/s41467-020-18031-5
  2. Kitazawa M, Hayashi S, Imamura H, Takeda S, Oishi Y, Kaneko-Ishino T* and Ishino F*. Deficiency and overexpression of Rtl1 in the mouse cause distinct muscle abnormalities related to the Temple and Kagami-Ogata syndromes. Development 2020 Sep 2;147(21):dev185918. doi: 10.1242/dev.185918.
  3. Kaneko-Ishino T and Ishino F. Evolution of viviparaity in mammals: what genomic imprinting tells us about mammalian placental evolution. Reprod Fert Dev (2019). doi: 10.1071/RD18127
  4. Kaneko-Ishino T, Irie M and Ishino F. Mammalian-specific traits generated by LTR retrotransposon-derived SIRH genes. In Evolutionary Biology: Self/NonSelf Evolution, Species and Complex Traits Evolution, Methods and Concepts (ed. Pontarotti P), Springer International Publishing, pp.129-145 (2017).
  5. Kaneko-Ishino T and Ishino F. Mammalian-specific genomic functions: Newly acquired traits generated by genomic imprinting and LTR retrotransposon-derived genes in mammals. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. 2015;91(10):511-538(2015).
  6. Irie M, Yoshikawa M, Ono R, Iwafune H, Furuse T, Yamada I, Wakana S, Yamashita Y, Abe T, Ishino F* and Kaneko-Ishino T*. Cognitive function related to the Sirh11/Zcchc16 gene acquired from an LTR retrotransposon in eutherians. PLoS Genet 11(9):e1005521 (2015).
  7. Naruse M, Ono R, Irie M, Nakamura K, Furuse T, Hino T, Oda K, Kashimura M, Yamada I, Wakana S, Yokoyama M, Ishino F*, Kaneko-Ishino T*. Sirh7/Ldoc1 knockout mice exhibit placental P4 overproduction and delayed parturition. Development 141(24), 4763-4771 (2014).
  8. Kaneko-Ishino, T. and Ishino, F. The role of genes domesticated from LTR retrotransposons and retroviruses in mammals. Front Microbiol 3, 262 (2012).
  9. Sekita, Y., Wagatsuma, H., Nakamura, K., Ono, R., Kagami, M., Wakisaka-Saito, N., Hino, T., Suzuki-Migishima, R., Kohda, T., Ogura, A., Ogata, T. Yokoyama, M., Kaneko-Ishino T*. and Ishino, F*. Role of retrotransposon-derived imprinted gene, Rtl1, in the feto-maternal interface of mouse placenta. Nat. Genet. 40(2), 243-248 (2008).
  10. Suzuki, S., Ono, R., Narita, T., Pask, A. J., Shaw, G., Wang, C., Kohda, T., Alsop, A. E., Graves, J. A. M., Kohara, Y., Ishino, F*., Renfree, M. B*., Kaneko-Ishino, T*. Retrotransposon Silencing by DNA Methylation Can Drive Mammalian Genomic Imprinting. PLoS Genetics 3, e55 (2007).
  11. Ono, R., Nakamura, K., Inoue, K., Naruse, M., Usami, T., Wakisaka-Saito, N., Hino, T., Suzuki-Migishima, R., Ogonuki, N., Miki, H., Kohda, T., Ogura, A., Yokoyama, M., Kaneko-Ishino, T*., and Ishino, F*. Deletion of Peg10, an imprinted gene acquired from a retrotransposon, causes early embryonic lethality. Nat. Genet. 38(1), 101-106 (2006).

関連リンク