바카라 족보에서 새로운 게놈 편집 기술을 성공적으로 개발했습니다

교장 수사관 Nakamura Akiyoshi와 Kanno Shigeo, 바카라 족보 기능 제어 연구 그룹, 생물 과정 연구 부서, National Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (이하 "AIST"), Toppan Printing Co, Ltd와 함께 일하고있다 ") Co, LtdWhisker) 및 초음파는 게놈 편집 도구입니다CRISPR-CAS9Ribonucleoprotein (RNP)바카라 족보로

이전 연구에서, 마이크로 크기의 수염 기술을 사용하여 바카라 족보 세포에 구멍을 직접 열리고 DNA를 도입하는 것으로 알려져 있습니다 그러나, 게놈 편집 도구 RNP가 도입 될 수 있는지는 확실하지 않았다 이 연구에서 우리는 RNP를 도입하고 게놈 편집 쌀을 생성하는 조건을 발견했습니다 수염에 의해 바카라 족보에 게놈 편집 도구를 도입하는 방법은 박테리아 유전자 전달 방법보다 바카라 족보의 생물학적 특성에 덜 의존하여 다양한 바카라 족보 종에서 RNP를 사용하여 게놈 편집을 수행 할 수있게한다 Whisker 초음파 RNP 방법을 사용하면 DNA를 사용하지 않고 쌀 세포의 게놈 편집을 허용하는 것으로 밝혀졌다

이 편집 기술은 일반적으로 변환하기 어려운 바카라 족보에 DNA를 사용하지 않고 게놈 편집 기반을 구축하기위한 새로운 단계입니다

이 기술의 세부 사항은 2023 년 9 월 7 일 (일본 시간)에 제공 될 예정입니다과학 보고서"

지구 온난화와 음식 문제가 주목을 받기 때문에 지속 가능한 사회를 실현하기 위해 그 어느 때보 다 바카라 족보의 힘을 활용해야합니다 따라서 게놈 편집 기술이 바카라 족보을 개선하기위한 많은 희망이 있습니다 바카라 족보의 게놈 편집은 바카라 족보에 전염성이있는 박테리아입니다Agrobacterium를 사용하십시오 편집 할 내용을 지정하려면가이드 RNA및 세포에서 게놈 편집 도구 CAS9 그러나, 아그로 박테리아를 사용할 때, 그것은 바카라 족보의 게놈에 DNA를 통합하여 바카라 족보에 예기치 않은 문제를 일으킬 수 있습니다 또한 사회적 위험 측면에서 일부 국가에서는 바카라 족보에 감염된 박테리아의 사용이 제한적입니다 이러한 배경을 감안할 때, Agrobacterium이 아닌 DNA를 최대한 적게 사용하는 바카라 족보에 대한 게놈 편집 기술이 필요합니다 지금까지 몇 가지 방법이 고안되었지만 이러한 방법은 고급 기술의 축적이 필요하므로 완전히 대중화되지 않았습니다

AIST는 바카라 족보의 기능을 향상시키기 위해 연구 개발에서 유전자 변형에 의해 바카라 족보이 원래 보유하는 유전자의 기능을 제어하는 주요 방법입니다 예를 들어, 수술과 수술을 만드는 유전자의 기능을 억제하는 멀티 볼리 사이클라멘 (Aisotech Press 발표 2010 년 3 월 16 일), 잎 표면에서 기공의 개방 및 폐쇄에 저항력이있는 오존의 바카라 족보 (Aisode Press 발표 2016 년 3 월 29 일)와 다른 사람들을 개발했습니다

유전자 편집 기술은 유전자 변형뿐만 아니라 게놈 편집 기술도 사회에서 위의 결과를 구현하는 데 효과적입니다 결과적으로, 우리는 바카라 족보에서 새로운 게놈 편집 기술인 초음파 휘스커 RNP 방법을 개발했습니다

2005 년에 개발 된 Whisker 초음파 (Terakawa et al, 2005)는 DNA를 바카라 족보 세포로 직접 전달하며 콩, 쌀, 옥수수, 껌 및 Torenia를 포함한 다양한 바카라 족보 종에 적용될 수있는 기술입니다 이 방법은 쌀에 사용됩니다배아등으로부터 유래 된 세포 질량의 경우, 유전자는 세포에 구멍을 만들고 유전자를 소개하기 위해 길쭉한 바늘 형 결정 인 수염을 사용하여 도입된다 (점 개요 다이어그램) 초음파는 수염을 세포 질량과 혼합 할 때 유전자 전이의 효율을 증가시킨다 Agrobacterium 방법 (생물학적 방법)과 달리,이 방법은 세포의 구멍을 직접 열어 다양한 바카라 족보에 적합합니다 그러나, 이전의 경우, 유전자 (DNA)가 도입되었으며, 단백질 및 다른 분자가 바카라 족보에 도입 될 수 있는지 여부는 알려져 있지 않다

AIST, TOPPAN 인쇄 및 임플란트는 먼저 연구 재료로 쌀을 사용하여 단백질 및 RNA로 구성된 게놈 편집 도구의 도입에 Whisker 초음파를 적용 할 수 있는지 여부를 테스트했습니다 AIST는 질량 기반 단백질 및 RNA 준비 기술을 소유하고 있으며쌀PDS우리는 유전자를 방해하도록 설계된 가이드 RNA 및 CAS9 단백질을 준비했습니다 리보 핵 단백질 (RNP)을 제조 한 후, 우리는 입증 된 실적 (포인트 개요)을 갖는 수염 초음파 방법을 사용하여 RNP를 바카라 족보 세포에 도입 할 수 있는지 조사 하였다 약물 내성 유전자가 있습니다플라스미드 DNARNP는 쌀 배아로부터 유래 된 세포 질량에 동시에 도입되었고, RNP가 도입 된 세포를 약물을 사용하여 선택 하였다 다양한 RNP 농도를 제조하고 선택된 쌀의 세포를 약물을 사용하여 검사했을 때, 특정 농도가 게놈 편집의 효율을 증가시키고, 게놈 편집 쌀이 아그로 박테 리움 방법과 동일한 효율로 생성 될 수 있음을 발견했다 RNP 농도를 최적화하는이 게놈 편집 방법은 "Wisker 초음파 RNP 방법"으로 선정되었습니다

다음, Whisker 초음파 RNP 방법이 지금까지 게놈 편집을 시도하지 않은 유전자에 적용될 수 있는지 조사하기 위해카로티노이드합성 유전자입니다쌀lcyb게놈 편집을 사용하여 유전자를 방해했습니다 (그림 1) 수염 초음파 RNP 방법을 사용하여, RNP 및 약물 내성 유전자 발현 플라스미드 DNA와 동시에 도입 된 세포에서 게놈 편집이 관찰되었고, 리코펜 축적이 증가하여 적색 안료가 증착되었음을 나타낸다 이 결과는 쌀입니다lcyb이것은 게놈 편집에 의해 유전자가 파괴 될 때 쌀에서 리코펜 축적의 첫 번째 예입니다 쌀lcyb유전자는 리코펜으로부터 베타-카로틴을 합성하는 데 필요한 유전자 인 것으로 생각되며, 그것이 입증되었다고 말할 수 있습니다

마지막으로, 우리는 약물 내성 유전자 플라스미드 DNA의 동시 도입없이 Whisker 초음파 RNP 방법을 사용하여 게놈 편집을 수행 할 수 있는지 조사했다 쌀 PDS 유전자를 표적화하는 가이드 RNA를 함유하는 RNP만이 Whisker 초음파 RNP 방법을 사용하여 도입되었고, 회사는 Toppan 인쇄로 제안되었다차세대 시퀀스로 게놈을 조사했을 때, 게놈 편집은 낮은 효율 (약 03%) 이었지만 검출되었다 이러한 결과는 Whisker 초음파 RNP 방법을 사용하여 DNA를 도입하지 않고 바카라 족보에서 게놈 편집을 수행 할 수있는 가능성을 보여준다 앞으로 RNP와 동시에 약물 내성 분자를 추가함으로써 효율의 향상이 예상 될 수 있습니다 DNA가없는 게놈 편집은 바카라 족보의 게놈에서 예상치 못한 유전자 변형의 가능성을 최소화하기 때문에 사회적으로 허용되는 기술로 주목을 끌고 있습니다 이 연구 결과는 DNA없는 바카라 족보 게놈 편집 기술을 향한 새로운 단계입니다

Whisker 초음파는 다양한 바카라 족보 종에 적용되는 것으로 알려져 있습니다 따라서, 수염 초음파 RNP 방법은 또한 많은 바카라 족보 종에서 게놈 편집 기술 일 수있다

앞으로, Whisker 초음파 RNP 방법을 사용한 게놈 편집은 콩, 밀 및 옥수수와 같은 곡물뿐만 아니라 잔디 및 다양한 나무를 포함하여 편집하기 어려운 품종에 적용되며 유전자 기능의 언어에 기여할 것입니다 또한 DNA를 사용하지 않는 게놈 편집의 효율을 높이면 사회에 안전하고 안전한 게놈 편집 품종의 생성을위한 기술적 기반을 제공합니다

게시 된 잡지 :과학 보고서
논문의 제목 : 사회 보조 수염 방법은 CRISPR-CAS9 리보 핵 단백질 전달이 쌀에서 게놈 편집을 유도 할 수있게합니다
저자 : 나카무라 아키 요시, 나카무라, 츠바사 야노, 노부 타카 미츠 다, 마이코 푸루 바야시, 세이 이치로 이토, 시게오
doi : 101038/s41598-023-40433-x

"바카라 족보, 바카라 족보 및 바카라 족보 씨앗의 게놈 편집 방법을 사용하여 편집 한 게놈 및 생산 방법"
국제 응용 프로그램 번호 : PCT/JP2022/043204
제출 날짜 : 2022 년 11 월 22 일

Whisker

구멍을 만들기 위해 바카라 족보 세포에 "고착"하는 데 사용되는 길고 바늘 모양의 결정 그것은 직경의 직경과 약 100 마이크로 미터의 길이를 가지며, 탄화물 및 탄화수소 티타 네이트와 같은 재료로 만들어집니다 이 연구에서는 칼륨 티타 네이트 수염이 사용되었습니다[참조로 돌아 가기]

CRISPR-CAS9 (CRISPERCAS9)

게놈 편집 요소 중에서 가장 일반적으로 사용되는 요인 게놈을 절단하는 CAS9 단백질 및 절단 점을 지정하는 가이드 RNA는 복잡하고 기능을 형성한다[참조로 돌아 가기]

리보 핵 단백질 (RNP)

RNA- 단백질 복합체에 대한 일반적인 용어 이 기사에서, CRISPR-CAS9의 CAS9 단백질 가이드 RNA 복합체를 RNP라고한다[참조로 돌아 가기]

Agrobacterium

바카라 족보을 감염시키고 감염된 바카라 족보의 게놈에 자신의 DNA를 포함시킬 수있는 토양 박테리아 유전자 변형 작업에 종종 사용됩니다 정상적인 바카라 족보 게놈 편집에서, CRISPR-CAS9- 발현 DNA는 아그로 박테리아를 사용하여 바카라 족보의 게놈에 통합되며 게놈 편집은 수행된다 바카라 족보-감염성 박테리아의 사용은 미국과 다른 곳에서 제한적입니다[참조로 돌아 가기]

가이드 RNA

CAS9 단백질과 복합체를 형성하여 절단 될 DNA 서열을 지정하는 RNA[참조로 돌아 가기]

배아

씨앗에 포함 된 개별 바카라 족보이되는 부분 배아로부터 유래 된 세포의 혈전은 매우 유사 분열이며 종종 바카라 족보 개체를 재생하기위한 편리한 특성을 갖는다[참조로 돌아 가기]

쌀PDS

Phytoene desaturase (Phytoene desaturase) 유전자에 대한 약어 이것은 안료 합성의 핵심 경로에서 작용하는 효소를 암호화하는 유전자이며, 유전자 기능이 불충분 할 때 바카라 족보은 안료를 생산할 수 없기 때문에 더 희미해진다[참조로 돌아 가기]

플라스미드 DNA

인위적으로 설계된 유전자를 운반하는 원형 DNA Whisker 초음파에 의해 DNA가 바카라 족보 세포에 도입 될 때 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

카로티노이드

바카라 족보 세포에서 합성 된 노란색, 주황색, 빨간색 등을 나타내는 안료 그룹 바카라 족보 세포에서는 광합성을 포함한 다양한 반응에 사용됩니다 전형적인 예는 토마토 과일에 축적되는 붉은 색소 리코펜입니다[참조로 돌아 가기]

쌀lcyb

Lycopene Cyclization Enzyme Beta (Lycopene Cyclase Beta) 유전자에 대한 약어 안료 합성의 핵심 경로에서 작용하는 효소를 암호화하는 유전자이며, 리코펜으로부터 베타-카로틴을 합성하는 단계를 촉진하는 효소 인 것으로 생각되지만, 파괴 균주의 표현형은 쌀에서보고되지 않았다[참조로 돌아 가기]

차세대 시퀀스

많은 양의 DNA 서열을 동시에 결정하는 시퀀싱 기술 분석 된 DNA 중에서, 게놈-편집 세포로부터 유래 된 DNA의 비율을 정확하게 검사 할 수있다[참조로 돌아 가기]