精子の品質決定遺伝子の同定に向けたIn Vivo CRISPRスクリーニング法の樹立

今回の研究で最も嬉しかった（エキサイトした）時はいまでもよく覚えています。それは、スクリーニング結果として得られるシークエンシングデータを解析している時でした。技術的にトリッキーなステップを一つ一つ克服し、２年がかりで完成させたスクリーニング系から得られる結果がどのようなものなのかワクワクする気持ちと、芳しい結果ではなかったらどうしようという不安な気持ちを抱きながらパソコンの前に向き合っていたことを思い出します。

この研究で最大の難題は、精子の性質を正しく理解し、実験系に落とし込む点でした。本スクリーニング法は次の４つの重要なステップから構成されています。

１：CRISPR-sgRNAライブラリーをマウス精巣の精細菅に打ち込み、精子幹細胞において効率よく遺伝子のノックアウトを誘導する。
２：成熟した精子をフローサイトメトリーで解析し、機能不全を示す精子をソーティングする。
３：限られた数の精子からゲノムDNAを抽出し、組み込まれたsgRNAの配列を解析する。
４：解析したsgRNAから新たにライブラリーを作成し、１〜３を繰り返す。

これらのステップのうち、１〜３についてはほとんど先行研究がありませんでした。そこで、１番目のステップで、細いキャピラリーガラスにCRISPR-sgRNAを封入し、YouTubeなどを参考にしながら、仔マウスの精細菅にインジェクション（注入）する練習をしました。また、当時報告されていたセンダイウイルスベクターを用いて高い効率で精子幹細胞へライブラリーを導入する工夫も加えました。次に２番目のステップでは、精子をフローサイトメトリーで解析する方法論が完全には確立されていなかったため、精子の生化学反応のシグナルを感度よく検出することができる最適な温度やバッファー条件を丁寧に調べました。最後に３番目のステップでは、精子の数が非常に少ない状態であっても、高度に凝集した精子ゲノムに組み込まれたsgRNAをロスなく回収する技術を開発しました。書き始めればキリがないくらい様々なポイントを最適化しました。こうした実験系の最適化を行うことで精子の特質をより深く理解することができるようになり、とても良い経験になったと思います。

この研究を通して、「実験系を1つ1つ丁寧に検討すること」の大切さ、そのプロセスの楽しさを実感しました。特に、精子ならではの特性をうまく活かして実験系を最適化する経験や姿勢は、精子に限らず、現在行っている卵巣老化の研究や計算機を用いた解析システムの構築にも大いに役立っています。さらに、この研究を通じて、生殖細胞の分子生物学に対する興味が深まり、現在は、Lin Heラボに所属し、引き続きこの分野での研究を続けるきっかけになっています。

現在は、カリフォルニア大学バークレー校Lin He研究室で博士研究員として研究を行なっています。アイセムスで特に印象に残っているのは、生物と化学の研究室が同じ建物、同じフロアに共存していたことです。多くの研究施設を見たわけではありませんが、アイセムスのこのような学際的な空気感が心地よく、日々インスピレーションをうけていました。今となっては、もっと他分野の研究者とコミュニケーションをとっておけばよかったなと少し後悔しています。また、動物施設を含む共通施設も非常に整っていて、効率よく研究を進めることができました。特に動物施設の方々のサポートがなければこの研究はできなかったと思っています。ありがとうございます！

アイセムスで研究した5年間、特に毎日のように窓から眺めた百万遍の景色は僕にとってとても良い思い出です。皆さんも充実した研究ライフをアイセムスで過ごせるよう願っています。