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By 横山真帆博士 Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc. 細胞株は正しい条件が満たされれば無限に増殖できる細胞で形成されており、これらは様々な供給元のものである可能性があります。 これらの細胞株は、がんの研究から潜在的な新規治療法のテストまで、研究室で広く使用されています。
Image Credits: すべての細胞は同じか？
アイソジェニックとは、本質的に同一の遺伝子を持つ集団を指します。 細胞のDNAを改変する技術があり、これを疾患モデルとして利用することができます。 例えば、癌細胞はしばしばそのDNAに変化を持つので、これを等質細胞株にコピーすることができます。
DNAを修正できるということは、癌発症に関連する変化を持つものと、それらの変化を持たないものという、2つの等質細胞株を持つことが可能であることを意味します。
どのように使われているか
細胞株での遺伝子発現の制御
リューと共同研究者は、目的の遺伝子に特異的なジンクフィンガープロテイン転写因子を使って、標的細胞の遺伝子発現を誘導するシステムを考え出した。 この系は特異性が高いので、他の遺伝子がジンクフィンガータンパク質転写因子の影響を受ける可能性は低い。 また、ジンクフィンガープロテイン転写因子の発現を誘導可能にすることで、目的の遺伝子がいつ活性化されるかを制御することができる。
著者らは、カルシウムの恒常性や骨代謝に関わるGタンパク質共役型受容体であるヒト副甲状腺ホルモン受容体1（PTHR1）をターゲットとした。 PTHR1を標的とするジンクフィンガープロテイン転写因子を同定し、通常はPTHR1を発現しないHEK293細胞でその発現を誘導したところ、HEK293細胞はPTHR1を発現するようになった
。 発現したPTHR1の活性は、細胞から産生されるcAMPレベルの増加によって確認された。 次に、既知のPTHR1リガンドを用いると、cAMPレベルが低下し、その機能が低下していることが示された。 著者らは、このアプローチは、治療薬となりうる化合物の標的遺伝子への影響を研究するために使用できると結論付けています。
Studying DNA mismatch repair deficiency
DNA複製中のエラーは、一塩基ミスマッチ、塩基修飾、小さな挿入-欠失ループなどのDNAに変化をもたらすことがあります。 これらのエラーの影響を打ち消すために、これらの細胞にはDNAミスマッチ修復システムが存在する。 しかし、このDNAミスマッチ修復システムに欠陥が生じると、これらのDNAの変化が持続し、癌につながる可能性があります。 実際、固形癌や血液癌の20%にDNAミスマッチ修復システムの欠損があると推定されている
BailisらはDNAミスマッチ修復システムの欠損を調べるために、アイソジェニック細胞株系を作成した。 この研究では、DNAミスマッチ修復システムの一部である遺伝子MLH1の発現を誘導性ショートヘアピンRNA（shRNA）を用いて阻止した。 ここで、shRNAが誘導されると、これによってMLH1の発現が妨げられ、不活性化される。
著者らは、MLH1が不活性なときと活性なときとで見られる違いを研究する機会を得ました。 マイクロサテライト不安定性とは、繰り返されるヌクレオチド配列が増えたり減ったりするDNAのもう一つの変化であり、著者らはBAT-26モノヌクレオチドの繰り返しで1〜3ヌクレオチドのシフトを観察した。 しかし、このことは細胞株におけるグローバルな遺伝子発現パターンを変化させるものではなかった。 Haagensenと共同研究者は、4つの治療薬に反応する潜在的な予測バイオマーカーを探すために同系統の細胞株を利用しました。
著者らは、細胞の培養方法によって反応が異なることを発見しました。 例えば、2次元培養では、KRAS+/-とPIK3CA+/-の細胞は、同種の親細胞や他の変異体と比較して、MEK阻害剤に対してより感受性が高いことを発見した。 しかし、3次元培養系では、KRASG13D/-とPIK3CAE545K/-の異種移植片はMEK阻害剤の1つに感受性があったが、親細胞由来の「腫瘍」は全く感受性を示さなかった。
これは、同系統の細胞株を使用することで、MEK阻害剤に対する反応は、KRASやPIK3CAの変異だけでなく、これらの細胞の成長方法にも影響されることを示しています
Sources
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Written by
横山真帆博士
横山真帆博士は研究者で科学ライターの一人です。 英国バース大学にて、黄色ブドウ球菌の機能ゲノム解析に関する論文を発表し、博士号を取得しました。 博士課程では、他の研究者と共同研究し、いくつかの論文を査読付き科学雑誌に発表した。
Last updated Mar 11, 2020Citation
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Yokoyama, Maho.Hope. (2020, 3月11日). アイソジェニックセルラインとは何か. ニュース-メディカル. 2021年3月24日、https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx.
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Yokoyama, Maho.より取得。 “アイソジェニックセルラインとは？”. ニュース-メディカル. 2021年3月24日. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx>.
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Yokoyama, Mano. “アイソジェニックセルラインとは？”. ニュース-メディカル. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx. (accessed March 24, 2021).
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Harvard
Yokoyama, Maho.筑波大学医学系研究科. 2020. アイソジェニックセルラインとは何か. News-Medical, 2021年3月24日閲覧, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx.
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