株式会社日立製作所（執行役社長：庄山悦彦、以下日立）と東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センター（ゲノム機能解析分野、教授：榊佳之、以下東大医科研）の研究グループは、薬の投与や遺伝子操作による遺伝子の活動量の変化を正確に解析する技術を開発しました。開発技術は、薬を投与した細胞と投与していない細胞などの、異なる細胞に由来する複数の遺伝子試料をひとまとめに混合して解析できるため、従来技術では検出できなかった遺伝子の活動量の微妙な変化を高精度に検出できます。また、工程数を大幅に削減でき、解析のスループット向上やコストの削減を実現できます。ゲノム情報を利用した新薬の開発や病気のしくみの解明を大幅に促進する技術と言えます。
  本技術は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託を受けたバイオテクノロジー開発技術研究組合のメンバーとして、日立と東大医科研が共同開発しました。

  ヒトの全DNA（デオキシリボ核酸）情報を解読する国際ヒトゲノム計画が終了し、ゲノム研究は遺伝子の機能を調べて、病気の診断や治療に活用するという、新たな時代を迎えています。ゲノム情報を利用した新薬の開発や病気のしくみを解明する過程では、薬を与えた細胞と何も加えていない細胞とを比較し、活動している遺伝子の量を調べ、薬が遺伝子活動に影響を与えているかどうかを判断します。これまでは、PCR法（ポリメラーゼ連鎖反応法）で遺伝子を計測可能な分量に増幅した後に解析をしていました。このPCR法では、薬を与えた細胞と何も加えていない細胞とを、別々に増幅することから、環境の微妙な違いの影響で、増幅の度合い（増幅効率）が異なってくる可能性を排除しきれないため、複数の遺伝子の活動量を同じ条件で正確に比較することが困難でした。そのため、ゲノム解析を応用した新しい薬や治療法の研究開発において、遺伝子活動量の正確な比較解析技術の開発が必須の課題になっていました。(*)

  こうした背景から日立と東大医科研では、遺伝子の活動量の微妙な違いを正確に比較する新たな方法を考案し、これに基づいた解析システムを開発しました。開発した内容は以下の通りです。

1. 異なる細胞に由来する複数の遺伝子試料の混合解析法：細胞から採取した遺伝子試料のそれぞれに、試料を見分ける付箋（ふせん）の役割を果たす人工DNA断片を結合し、これらをひとまとめに混合して、PCRで増幅後、解析を行います。人工DNA断片を結合させた遺伝子は、増幅の過程で異なる色の蛍光標識がなされ、色の違いによって、どの細胞由来の遺伝子が多いか区別し比較することを可能にしました。
2. 増幅効率の等しい人工DNA断片：付箋の役割をする人工DNA断片のPCR増幅効率が異なると遺伝子試料の増幅効率に影響を及ぼします。そこで今回、新たに「モジュールシャッフリングプライマー」（人工DNA断片の塩基配列を複数のモジュールに区切って繋ぎ合わせる順番を変えた）を開発し、増幅効率の等しい人工DNA断片を実現しました。
3. 遺伝子活動量解析システム：0.2から10マイクロリットルの微量な反応液を、誤差3％以下という高い精度でハンドリングできる高スループットの試料調製ロボットや、高速電気泳動装置を開発しました。これらの装置技術との組み合わせにより、スループットとコストパフォーマンスの良い解析システムを構築しました。1日あたり数千種類の遺伝子について遺伝子活動量の比較解析を実現し、DNAチップに匹敵するスループットを得ました。

  開発した解析技術は、複数の細胞に由来する遺伝子試料をひとまとめに混合して増幅するために、異なる試料を同じ増幅効率で正確に比較することが可能になりました。ゲノム情報を利用した新薬の開発や病気のしくみの解明において、大幅な進歩を実現する技術と言えます。本成果は、７月25日に東京（虎ノ門）で開催される「ゲノムインフォマティクス技術開発」成果報告会で報告する予定です。

(*)遺伝子の活動量を比較するための他の技術としてはDNAチップがあります。スライドガラス上に数千種類のDNA断片を配列させ、ハイブリダイゼーション反応によって遺伝子の種類と量を測定する技術です。DNAチップは、非常に多くの遺伝子を大まかに解析できる特徴があります。