セミナー室 / 植物のゲノム編集 -新技術開発と社会実装に向けた取り組み-

CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術の進展と作物への応用
発展し続けるCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術

Vol.56 No.11 Page. 759 - 768 (published date : 2018年10月20日)
遠藤 亮1, 賀屋 秀隆1, 土岐 精一1,2
  1. 農業・食品産業技術総合研究機構生物機能利用研究部門
  2. 横浜市立大学木原生物学研究所植物分子育種科学部門
vol56_11

 

概要原稿

CRISPR/Cas9によるゲノム編集が2012年に報告されてから現在に至るまでゲノム編集技術は目覚ましく進歩している．本稿ではCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術の近年の進展状況について解説した．

リファレンス

  1. 1) F. Jiang & J. A. Doudna: Annu. Rev. Biophys., 46, 505 (2017).
  2. 2) R. Sapranauskas, G. Gasiunas, C. Fremaux, R. Barrangou, P. Horvath & V. Siksnys: Nucleic Acids Res., 39, 9275 (2011).
  3. 3) S. H. Sternberg, B. LaFrance, M. Kaplan & J. A. Doudna: Nature, 527, 110 (2015).
  4. 4) H. Nishimasu, F. A. Ran, P. D. Hsu, S. Konermann, S. I. Shehata, N. Dohmae, R. Ishitani, F. Zhang & O. Nureki: Cell, 156, 935 (2014).
  5. 5) H. Nishimasu, L. Cong, W. X. Yan, F. A. Ran, B. Zetsche, Y. Li, A. Kurabayashi, R. Ishitani, F. Zhang & O. Nureki: Cell, 162, 1113 (2015).
  6. 6) M. Jinek, K. Chylinski, I. Fonfara, M. Hauer, J. A. Doudna & E. Charpentier: Science, 337, 816 (2012).
  7. 7) H. Yin, C. Q. Song, S. Suresh, Q. Wu, S. Walsh, L. H. Rhym, E. Mintzer, M. F. Bolukbasi, L. J. Zhu, K. Kauffman et al.: Nat. Biotechnol., 35, 1179 (2017).
  8. 8) C. R. Cromwell, K. Sung, J. Park, A. R. Krysler, J. Jovel, S. K. Kim & B. P. Hubbard: Nat. Commun., 9, 1448 (2018).
  9. 9) K. S. Makarova, Y. I. Wolf, O. S. Alkhnbashi, F. Costa, S. A. Shah, S. J. Saunders, R. Barrangou, S. J. J. Brouns, E. Charpentier, D. H. Haft et al.: Nat. Rev. Microbiol., 13, 722 (2015).
  10. 10) H. Zhou, B. Liu, D. P. Weeks, M. H. Spalding & B. Yang: Nucleic Acids Res., 42, 10903 (2014).
  11. 11) M. Endo, M. Mikami & S. Toki: Plant Cell Physiol., 56, 41 (2015).
  12. 12) B. P. Kleinstiver, V. Pattanayak, M. S. Prew, S. Q. Tsai, N. T. Nguyen, Z. Zheng & J. K. Joung: Nature, 529, 490 (2016).
  13. 13) I. M. Slaymaker, L. Gao, B. Zetsche, D. A. Scott, W. X. Yan & F. Zhang: Science, 351, 84 (2016).
  14. 14) D. Zhang, H. Zhang, T. Li, K. Chen, J. L. Qiu & C. Gao: Genome Biol., 18, 191 (2017).
  15. 15) P. I. Kulcsar, A. Talas, K. Huszar, Z. Ligeti, E. Toth, N. Weinhardt, E. Fodor & E. Welker: Genome Biol., 18, 190 (2017).
  16. 16) J. S. Chen, Y. S. Dagdas, B. P. Kleinstiver, M. M. Welch, A. A. Sousa, L. B. Harrington, S. H. Sternberg, J. K. Joung, A. Yildiz & J. A. Doudna: Nature, 550, 407 (2017).
  17. 17) A. Casini, M. Olivieri, G. Petris, C. Montagna, G. Reginato, G. Maule, F. Lorenzin, D. Prandi, A. Romanel, F. Demichelis et al.: Nat. Biotechnol., 36, 265 (2018).
  18. 18) F. A. Ran, L. Cong, W. X. Yan, D. A. Scott, J. S. Gootenberg, A. J. Kriz, B. Zetsche, O. Shalem, X. Wu, K. S. Makarova et al.: Nature, 520, 186 (2015).
  19. 19) H. Kaya, M. Mikami, A. Endo, M. Endo & S. Toki: Sci. Rep., 6, 26871 (2016).
  20. 20) B. P. Kleinstiver, M. S. Prew, S. Q. Tsai, N. T. Nguyen, V. V. Topkar, Z. Zheng & J. K. Joung: Nat. Biotechnol., 33, 1293 (2015a).
  21. 21) H. Kaya, K. Ishibashi & S. Toki: Plant Cell Physiol., 58, 643 (2017).
  22. 22) F. Wolter, J. Klemm & H. Puchta: Plant J., 94, 735 (2018).
  23. 23) K. Chylinski, A. Le Rhun & E. Charpentier: RNA Biol., 10, 726 (2013).
  24. 24) H. Hirano, J. S. Gootenberg, T. Horii, O. O. Abudayyeh, M. Kimura, P. D. Hsu, T. Nakane, R. Ishitani, I. Hatada, F. Zhang et al.: Cell, 164, 950 (2016a).
  25. 25) I. Fonfara, A. Le Rhun, K. Chylinski, K. S. Makarova, A.-L. Lecrivain, J. Bzdrenga, E. V. Koonin & E. Charpentier: Nucleic Acids Res., 42, 2577 (2014).
  26. 26) E. Ma, L. B. Harrington, M. R. O'Connell, K. Zhou & J. A. Doudna: Mol. Cell, 60, 398 (2015).
  27. 27) M. Yamada, Y. Watanabe, J. S. Gootenberg, H. Hirano, F. A. Ran, T. Nakane, R. Ishitani, F. Zhang, H. Nishimasu & O. Nureki: Mol. Cell, 65, 1109 (2017).
  28. 28) E. Kim, T. Koo, S. W. Park, D. Kim, K. Kim, H. Y. Cho, D. W. Song, K. J. Lee, M. H. Jung, S. Kim et al.: Nat. Commun., 8, 14500 (2017a).
  29. 29) G. Dugar, R. T. Leenay, S. K. Eisenbart, T. Bischler, B. U. Aul, C. L. Beisel & C. M. Sharma: Mol. Cell, 69, 893 (2018).
  30. 30) Z. Hou, Y. Zhang, N. E. Propson, S. E. Howden, L. F. Chu, E. J. Sontheimer & J. A. Thomson: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110, 15644 (2013).
  31. 31) C. M. Lee, T. J. Cradick & G. Bao: Mol. Ther., 24, 645 (2016).
  32. 32) A. Pawluk, N. Amrani, Y. Zhang, B. Garcia, Y. Hidalgo-Reyes, J. Lee, A. Edraki, M. Shah, E. J. Sontheimer, K. L. Maxwell et al.: Cell, 167, 1829 (2016).
  33. 33) B. A. Rousseau, Z. Hou, M. J. Gramelspacher & Y. Zhang: Mol. Cell, 69, 906 (2018).
  34. 34) B. Zetsche, J. S. Gootenberg, O. O. Abudayyeh, I. M. Slaymaker, K. S. Makarova, P. Essletzbichler, S. E. Volz, J. Joung, J. van der Oost, A. Regev et al.: Cell, 163, 759 (2015).
  35. 35) A. Endo, M. Masafumi, H. Kaya & S. Toki: Sci. Rep., 6, 38169 (2016a).
  36. 36) M. A. Swiat, S. Dashko, M. den Ridder, M. Wijsman, J. van der Oost, J. M. Daran & P. Daran-Lapujade: Nucleic Acids Res., 45, 12585 (2017).
  37. 37) M. Tu, L. Lin, Y. Cheng, X. He, H. Sun, H. Xie, J. Fu, C. Liu, J. Li, D. Chen et al.: Nucleic Acids Res., 45, 11295 (2017).
  38. 38) Z. Zhong, Y. Zhang, Q. You, X. Tang, Q. Ren, S. Liu, L. Yang, Y. Wang, X. Liu, B. Liu et al.: Mol. Plant, 11, 999 (2018).
  39. 39) D. Dong, K. Ren, X. Qiu, J. Zheng, M. Guo, X. Guan, H. Liu, N. Li, B. Zhang, D. Yang et al.: Nature, 532, 522 (2016).
  40. 40) T. Yamano, H. Nishimasu, B. Zetsche, H. Hirano, I. M. Slaymaker, Y. Li, I. Fedorova, T. Nakane, K. S. Makarova, E. V. Koonin et al.: Cell, 165, 949 (2016).
  41. 41) L. Gao, D. B. T. Cox, W. X. Yan, J. C. Manteiga, M. W. Schneider, T. Yamano, H. Nishimasu, O. Nureki, N. Crosetto & F. Zhang: Nat. Biotechnol., 35, 789 (2017).
  42. 42) T. Yamano, B. Zetsche, R. Ishitani, F. Zhang, H. Nishimasu & O. Nureki: Mol. Cell, 67, 633 (2017).
  43. 43) Y. Kim, J. Kweon & J.-S. Kim: (2013) TALENs and ZFNs are associated with different mutation signatures. In Nature methods, pp. 185.
  44. 44) M. A. Moreno-Mateos, J. P. Fernandez, R. Rouet, C. E. Vejnar, M. A. Lane, E. Mis, M. K. Khokha, J. A. Doudna & A. J. Giraldez: Nat. Commun., 8, 2024 (2017).
  45. 45) K. Suzuki, Y. Tsunekawa, R. Hernandez-Benitez, J. Wu, J. Zhu, E. J. Kim, F. Hatanaka, M. Yamamoto, T. Araoka, Z. Li et al.: Nature, 540, 144 (2016).
  46. 46) A. C. Komor, Y. B. Kim, M. S. Packer, J. A. Zuris & D. R. Liu: Nature, 533, 420 (2016).
  47. 47) K. Nishida, T. Arazoe, N. Yachie, S. Banno, M. Kakimoto, M. Tabata, M. Mochizuki, A. Miyabe, M. Araki, K. Y. Hara et al.: Science, 353, aaf8729 (2016).
  48. 48) Z. Shimatani, S. Kashojiya, M. Takayama, R. Terada, T. Arazoe, H. Ishii, H. Teramura, T. Yamamoto, H. Komatsu, K. Miura et al.: Nat. Biotechnol., 35, 441 (2017).
  49. 49) Y. Zong, Y. Wang, C. Li, R. Zhang, K. Chen, Y. Ran, J. L. Qiu, D. Wang & C. Gao: Nat. Biotechnol., 35, 438 (2017).
  50. 50) Y. B. Kim, A. C. Komor, J. M. Levy, M. S. Packer, K. T. Zhao & D. R. Liu: Nat. Biotechnol., 35, 371 (2017b).
  51. 51) A. C. Komor, K. T. Zhao, M. S. Packer, N. M. Gaudelli, A. L. Waterbury, L. W. Koblan, Y. B. Kim, A. H. Badran & D. R. Liu: Sci. Adv., 3, 4774 (2017).
  52. 52) X. Li, Y. Wang, Y. Liu, B. Yang, X. Wang, J. Wei, Z. Lu, Y. Zhang, J. Wu, X. Huang et al.: Nat. Biotechnol., 36, 324 (2018b).
  53. 53) N. M. Gaudelli, A. C. Komor, H. A. Rees, M. S. Packer, A. H. Badran, D. I. Bryson & D. R. Liu: Nature, 551, 464 (2017).
  54. 54) K. Hua, X. Tao, F. Yuan, D. Wang & J. K. Zhu: Mol. Plant, 11, 627 (2018).
  55. 55) B. C. Kang, J. Y. Yun, S. T. Kim, Y. Shin, J. Ryu, M. Choi, J. W. Woo & J. S. Kim: Nat. Plants, (2018).
  56. 56) C. Li, Y. Zong, Y. Wang, S. Jin, D. Zhang, Q. Song, R. Zhang & C. Gao: Genome Biol., 19, 59 (2018a).
  57. 57) F. Yan, Y. Kuang, B. Ren, J. Wang, D. Zhang, H. Lin, B. Yang, X. Zhou & H. Zhou: Mol. Plant, 11, 631 (2018).
  58. 58) B. P. Kleinstiver, M. S. Prew, S. Q. Tsai, V. V. Topkar, N. T. Nguyen, Z. Zheng, A. P. W. Gonzales, Z. Li, R. T. Peterson, J.-R. J. Yeh et al.: Nature, 523, 481 (2015b).
  59. 59) C. Anders, K. Bargsten & M. Jinek: Mol. Cell, 61, 895 (2016).
  60. 60) S. Hirano, H. Nishimasu, R. Ishitani & O. Nureki: Mol. Cell, 61, 886 (2016b).
  61. 61) J. H. Hu, S. M. Miller, M. H. Geurts, W. Tang, L. Chen, N. Sun, C. M. Zeina, X. Gao, H. A. Rees, Z. Lin et al.: Nature, 556, 57 (2018).
  62. 62) Nishimasu H, Shi X, Ishiguro S, Gao L, Hirano S, Okazaki S, Noda T, Abudayyeh OO, Gootenberg JS, Mori H, Oura S, Holmes B, Tanaka M, Seki M, Hirano H, Aburatani H, Ishitani R, Ikawa M, Yachie N, Zhang F, Nureki O: Science, 361, 1259 (2018).
  63. 63) M. Mikami, S. Toki & M. Endo: Plant Mol. Biol., 88, 561 (2015).
  64. 64) Y. Osakabe, T. Watanabe, S. S. Sugano, R. Ueta, R. Ishihara, K. Shinozaki & K. Osakabe: Sci. Rep., 6, 26685 (2016).
  65. 65) M. P. Zafra, E. M. Schatoff, A. Katti, M. Foronda, M. Breinig, A. Y. Schweitzer, A. Simon, T. Han, S. Goswami, E. Montgomery et al.: Nat. Biotechnol., (2018).
  66. 66) A. Nishizawa-Yokoi, M. Endo, N. Ohtsuki, H. Saika & S. Toki: Plant J., 81, 160 (2015a).
  67. 67) A. Nishizawa-Yokoi, S. Nonaka, K. Osakabe, H. Saika & S. Toki: Plant Physiol., 169, 362 (2015b).
  68. 68) M. Endo, M. Mikami & S. Toki: Plant Physiol., 170, 667 (2016b).
  69. 69) A. Nishizawa-Yokoi, H. Saika & S. Toki: Methods Mol. Biol., 1469, 137 (2016).
  70. 70) D. Paquet, D. Kwart, A. Chen, A. Sproul, S. Jacob, S. Teo, K. M. Olsen, A. Gregg, S. Noggle & M. Tessier-Lavigne: Nature, 533, 125 (2016).
  71. 71) V. T. Chu, T. Weber, B. Wefers, W. Wurst, S. Sander, K. Rajewsky & R. Kuhn: Nat. Biotechnol., 33, 543 (2015).
  72. 72) T. Maruyama, S. K. Dougan, M. C. Truttmann, A. M. Bilate, J. R. Ingram & H. L. Ploegh: Nat. Biotechnol., 33, 538 (2015).
  73. 73) G. Li, X. Zhang, C. Zhong, J. Mo, R. Quan, J. Yang, D. Liu, Z. Li, H. Yang & Z. Wu: Sci. Rep., 7, 8943 (2017).
  74. 74) A. J. Pierce, P. Hu, M. Han, N. Ellis & M. Jasin: Genes Dev., 15, 3237 (2001).
  75. 75) F. A. Ran, P. D. Hsu, C.-Y. Lin, J. S. Gootenberg, S. Konermann, A. E. Trevino, D. A. Scott, A. Inoue, S. Matoba, Y. Zhang et al.: Cell, 154, 1380 (2013).
  76. 76) S. Schiml, F. Fauser & H. Puchta: Plant J., 80, 1139 (2014).
  77. 77) M. Charpentier, A. H. Y. Khedher, S. Menoret, A. Brion, K. Lamribet, E. Dardillac, C. Boix, L. Perrouault, L. Tesson, S. Geny et al.: Nat. Commun., 9, 1133 (2018).


本文はトップページからログインをして頂くと表示されます。