老化研究の新モデル “超速成長・超速老化魚ターコイズキリフィッシュ” の遺伝子機能高速解析系を開発（石谷研がScientific Reportsに発表）

生体統御分野の石谷太教授、荻沼政之助教、大阪大学修士2年西田萌那さんらの研究チームは、ヒト老化研究の新たなモデル動物である“ターコイズキリフィッシュ（※1）”の遺伝子機能高速解析系の開発に成功しました。

近年の老化研究の加速度的な発展により、老化制御因子やアンチエイジング因子の候補が次々と報告されています。しかし、これらが真に老化・抗老化に関わる因子であることを実証するためには、実験動物においてこれら因子の量や活性を人為的に変化させて老化が抑制されること（健康寿命が延伸すること）を示し、さらにその作用メカニズムを解明する必要があります。これまで、このような老化解析は、代表的なモデル動物であるマウスやゼブラフィッシュ、線虫、ショウジョウバエなどを用いて解析が行われてきました。しかし、マウスやゼブラフィッシュは元々の寿命が長く（図1）、老化しにくいため、老化解析に膨大な時間がかかるという問題がありました。また、線虫やショウジョウバエは寿命が短いため（図1）、老化解析を短期間で行えるという利点がありますが、無脊椎動物であるためヒトとは体の構造が大きく異なり、ヒト老化モデルとしては不十分です。このような課題を受け、新たな老化研究モデルとして、ターコイズキリフィッシュ（学名Nothobranchius furzeri）が注目されています。ターコイズキリフィッシュのGRZ系統（ジンバブエGona‐Re‐Zhou国立公園から採取された）は孵化後1ヶ月以内に性成熟し、その後2、3ヶ月で急速に老化して死に至る“超速成長・超速老化”という特徴を持ちます。このGRZ系統の寿命の短さは、研究室で飼育可能な脊椎動物の中で最短であり、短期間での老化解析を実現する魅力的なモデル動物として近年注目を集めつつあります。しかしながら、ターコイズキリフィッシュの遺伝子機能を解析する技術の開発はあまり進んでおらず、遺伝子組換えされたターコイズキリフィッシュは未だ指折り数えるほどしか報告されていません。そこで、研究チームは、最新のゲノム編集技術CRISPR/Cas9（※2）を応用して、任意の遺伝子を破壊あるいはその発現動態を可視化したターコイズキリフィッシュ個体を高効率かつ短期間で製する技術を開発しました。今回確立した高速遺伝子解析技術により、脊椎動物の老化メカニズムの解析やアンチエイジングファクターの評価を短期間で実行することが可能になり、今後の老化研究の加速が大いに期待できます。

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本研究成果は、2022年7月8日（金）に、英国科学誌「サイエンティフィックリポーツ」に掲載されました。

タイトル：“Rapid reverse genetics systems for Nothobranchius furzeri, a suitable model organism to study vertebrate aging”

著者名：Masayuki Oginuma, Moana Nishida, Tomomi Ohmura-Adachi, Kota Abe, Shohei Ogamino, Chihiro Mogi, Hideaki Matsui, Tohru Ishitani

用語説明

※1 ターコイズキリフィッシュ

アフリカの乾燥地帯に生息する年魚で、乾燥地帯特有の雨季・乾季の気候サイクルを生き延びるために短命化したと言われています（図2）。雨季に発生する小さな池の中で孵化して1ヶ月以内に性成熟して産卵し、その後、短期間に徐々に老化して死に至ります（サケのように産卵直後に死ぬのではなく、老化プロセスを経て死にます）。乾季になると池は干上がりますが、ターコイズキリフィッシュは能動的に生命活動を休止して休眠状態に入り、土の上で乾季を乗り越えます。休眠はその後の生命活動に何ら負の影響を与えないことがわかっており、次の雨季には発生を再開し天寿を全うします。なお、ターコイズキリフィッシュは日本語に直訳すると、メダカ、川魚、となりますが、実際の種としてはメダカがダツ目であるのに対し、ターコイズキリフィッシュはカダヤシ目になります。

※2 CRISPR/Cas9法

CRISPR/Cas9法とはDNAの二本鎖を任意の場所で切断して特定の配列を削除したり、新たな配列と置換することができる新しい遺伝子改変技術です。標的となるゲノム配列と相補的なガイドRNA(sgRNA)を設計して細胞内に導入し、それをCas9タンパクが認識して切断することで遺伝子を編集します。