配列型単一遺伝子摂動によりヒト前部神経管閉鎖のドライバーを特定
Arrayed single-gene perturbations identify drivers of human anterior neural tube closure
ヒト多能性幹細胞(hPSC)由来オルガノイドを用いた、ヒト胚発生形態形成の遺伝子ドライバーを網羅的にスクリーニングするプラットフォームが開発された。このプラットフォームは、再現性のあるオルガノイド形成と均一な単一遺伝子摂動を統合し、hPSC由来オルガノイドにおける高スループット配列型CRISPR干渉スクリーニングを可能にする。このプラットフォームを用いて、前部神経発生のオルガノイドモデルで77の転写因子をスクリーニングした結果、ZIC2、SOX11、ZNF521が神経管閉鎖に必須の調節因子であることが特定された。ZIC2とSOX11は閉鎖に必要であり、ZNF521は異所性閉鎖点を防ぐことが判明した。摂動オルガノイドの単一細胞トランスクリプトーム解析により、ZIC2とSOX11の協調調節遺伝子標的と、ZNF521の反対の役割が明らかになり、これらの転写因子が前部脳領域における神経管閉鎖を駆動する遺伝子制御プログラムを共同で制御していることが示唆された。
- ヒト多能性幹細胞由来オルガノイドを用いた、高スループット配列型CRISPR干渉スクリーニングプラットフォームが開発された
- 前部神経発生のオルガノイドモデルで77の転写因子をスクリーニングし、ZIC2、SOX11、ZNF521が神経管閉鎖に必須の調節因子であることを特定
本成果は、ヒト多能性幹細胞由来オルガノイドを用いた高スループットCRISPRスクリーニングプラットフォームの確立であり、創薬スクリーニングや先天異常のメカニズム解明に応用可能。特に神経管閉鎖不全(二分脊椎など)の原因遺伝子を特定した点で、再生医療・遺伝子治療分野のスタートアップや、オルガノイドプラットフォームを活用するCRO企業にとって事業機会となり得る。基礎研究段階だが、創薬ターゲットとしてのバリデーションが進めば、治療法開発企業への導出や協業が期待される。