条件付きノックアウト

目次

全身で遺伝子機能を恒常的に失わせる通常のノックアウトでは、必須遺伝子を標的とした場合に胚性致死などが生じ、成体での遺伝子機能を解析できないことがあります。こうした課題を解決する手法が「条件付きノックアウト(コンディショナルノックアウト、cKO)」です。本記事では、その仕組みや用途、作製手法、外部委託時の注意点について解説します。

刑部 祐里子Yuriko Osakabe
刑部 祐里子教授のプロフィール
  • 東京科学大学 生命理工学院 教授
  • 生命理工学系 生命理工学コース
  • 所属学会:日本分子生物学会、日本農芸化学会、日本ゲノム編集学会、日本植物生理学会、日本植物学会、日本植物バイオテクノロジー学会
                   

様々な生物におけるゲノム編集技術の応用を目指した基礎研究をテーマに、特に、新規ゲノム編集技術の基盤開発研究を行っています。ゲノム編集技術の医療応用や植物分野の応用技術開発を進めています。

条件付きノックアウト
とは?

条件付きノックアウトとは、特定の組織・細胞、あるいは特定の発生段階や時期に限って標的遺伝子を欠失させる遺伝子改変手法です。代表的な方法としてCre-loxPシステムが広く用いられています。

まず、欠失させたい遺伝子領域をCreリコンビナーゼの認識配列であるloxP配列で挟んだfloxマウス(floxedマウス)を作製し、これを組織特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウスと交配させることで、目的の組織や細胞に限って遺伝子欠失を誘導します。

また、薬剤投与によって活性化されるCreERなどの誘導型Creリコンビナーゼを利用することで、遺伝子欠失を誘導するタイミングをコントロールすることも可能です。

条件付きノックアウトの
主な目的・用途

  • 胚性致死遺伝子の機能解析:全身ノックアウトでは生存できない遺伝子の機能を、特定の組織・時期に限定して解析する。
  • 組織特異的な疾患モデルの作製:特定の臓器でのみ遺伝子機能を失わせ、その臓器における疾患の病態を再現する。
  • 発生段階特異的な解析:発生の特定のタイミングでのみ遺伝子を欠失させ、発生段階ごとの機能を解析する。
  • 全身性ノックアウトの影響を回避した解析:全身性表現型の影響を避けながら、標的組織における遺伝子機能を評価する。

条件付きノックアウトは、必須遺伝子や、全身で欠失させると胚性致死や重篤な表現型を引き起こす遺伝子の機能解析に広く利用されています。

条件付きノックアウトの
主な作製手法

  • floxマウスの作製:標的遺伝子領域の上流・下流にloxP配列を導入したfloxマウスを作製する。CRISPR/Cas9を用いて2ステップでloxP配列を導入する手法や、1回の編集で完了させる手法などがある。
  • Cre発現マウスとの交配:組織特異的・時期特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウスとfloxマウスを交配し、目的の条件下でのみ遺伝子欠失を誘導する個体を作製する。
  • KOMP・EUCOMMなどのリソース活用:既存のターゲティングベクターやES細胞リソースを活用して作製する方法もある。

floxマウスの作製自体は通常のノックインに近い技術ですが、その後のCre発現マウスとの交配や系統樹立、表現型解析まで含めると、通常のノックアウトより工程数が多く、作製期間も長くなる傾向があります。

ゲノム編集受託サービス会社の
条件付き
ノックアウト事例

条件付きノックアウトの活用イメージをより具体的に掴めるよう、ゲノム編集受託サービス会社が公開している事例を紹介します。

セツロテック

セツロテック条件付きノックアウト事例
引用元:セツロテック公式HP(https://www.setsurotech.com/genome-editing/mouse/flox/2step/)

セツロテックでは、ゲノム上の狙った領域へloxP配列を上流・下流に分けて挿入する「2ステップfloxマウス作製サービス」を提供しています。ターゲットデザインからゲノム編集受精卵の作製・移植、産仔のゲノム編集確認、交配によるF1(flox)ヘテロマウスの作製までを一括して担当しており、納期は14.5ヶ月〜とされています。

GenAhead Bio・タカラバイオ
について

GenAhead Bio、タカラバイオの両社は、主にiPS細胞・培養細胞を対象としたノックアウト・ノックイン・点突然変異サービスを提供しており、公式サイト上ではfloxマウスやCre-loxPシステムを用いた条件付きノックアウト(動物個体レベル)の受託事例は確認できませんでした。

培養細胞を対象とした条件付き遺伝子発現制御(誘導性システムなど)のニーズがある場合は、個別にご相談されることをおすすめします。

外部委託する際の注意点

  • 対応可能な生物種・システム:マウス・ラットなど、floxマウス作製やCre交配に対応しているか。
  • 交配・表現型確認までの一括対応:floxマウス作製だけでなく、Creマウスとの交配や産仔のジェノタイピングまで対応しているか。
  • 納期の見通し:交配工程を含むため通常のノックアウトより長期化しやすく、事前に納期目安を提示してもらえるか。
  • 既存Creマウス系統との組み合わせ実績:目的の組織特異的Cre系統との交配実績があるか。

条件付きノックアウトは作製工程が多く、通常のノックアウトよりも期間が長くなる傾向があります。受託会社を選定する際は、各工程での進捗共有やフィードバック体制に加え、交配やジェノタイピングの実施体制についても事前に確認しておくことが重要です。

まとめ

条件付きノックアウトは、全身性ノックアウトでは解析が難しい必須遺伝子や、組織・時期特異的な遺伝子機能を解析するために広く用いられている遺伝子改変手法です。

floxマウスの作製からCre発現マウスとの交配、表現型解析まで複数の工程を要するため、外部委託を検討する際は、対応範囲や実績、納期、サポート体制などを比較したうえで受託会社を選定することが重要です。

監修者からのコメント

刑部 祐里子Yuriko Osakabe
刑部 祐里子教授のプロフィール
  • 東京科学大学 生命理工学院 教授
  • 生命理工学系 生命理工学コース
  • 所属学会:日本分子生物学会、日本農芸化学会、日本ゲノム編集学会、日本植物生理学会、日本植物学会、日本植物バイオテクノロジー学会

条件付きノックアウトは、生存に必須な遺伝子の機能を調べるための重要な手法ですが、floxマウスの作製からCreマウスとの交配まで工程が多く、通常のノックアウトより時間もかかります。目的の組織・時期に対応できる技術力と、交配実績を持つ受託会社を選ぶことが、研究をスムーズに進めるポイントになると思います。

     
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【目的別】ゲノム編集受託サービス会社3選
           

複雑なゲノム編集を
無駄なくスピーディーに 成功させたい

GenAhead Bio

GenAhead Bio公式HP
引用元:GenAhead Bio公式HP
(https://jp.genaheadbio.co.jp/)
  • ノックイン・レポーター細胞・マルチプルKOなど、一般的なプロトコールから既存プロトコールでは再現できない複雑なゲノム編集まで対応。受託実績は190件超(※)で、他社に断られた案件の引き継ぎにも応じる。
  • プール細胞の段階で編集成否を早期に確認できる独自のCRISPR-SNIPER法を採用。研究スケジュールが逼迫している場面でも、2~3週間でGo/No Goの判定を出し、後工程の遅延・手戻りを防ぐ
納期の目安

2〜3週間

(成否判定)

主な対象生物・細胞種
  • iPS細胞
  • 細胞株
  • 初代培養細胞

マウス・ラット等の
ゲノム編集動物モデルを
作製したい

セツロテック

セツロテック公式HP
引用元:セツロテック公式HP
(https://www.setsurotech.com/)
  • KOマウス・Floxマウスといった幅広い種類の遺伝子改変動物モデルを受託。マウス受精卵へのインジェクション技術を保有し、動物モデル作製を専門外とする研究者でも、必要な仕様を伝えるだけで依頼できる。
  • CRISPR/Cas9での編集が難しいケースに対しても、独自技術「ST8」による代替アプローチが可能。一度の問い合わせで複数の手法を提案してもらえるため、動物モデル作製の選択肢が広がる。
納期の目安

5ヶ月〜

(動物納品)

主な対象生物・細胞種
  • マウス
  • ラット
  • 培養細胞
  • 畜産動物
  • 微生物

ゲノム編集から
オフターゲット解析等まで

一括で依頼したい

タカラバイオ

タカラバイオ公式HP
引用元:タカラバイオ公式HP
(https://www.takara-bio.co.jp/ja/index.html)
  • sgRNA設計・細胞株作製・オフターゲット解析・各種アッセイ(FCM・WB・PCR)まで、複数業者への発注・調整なしに同一窓口で完結。論文提出・社内審査に必要なデータを一貫した品質で揃えられる。
  • 自社開発のCRISPR試薬「Guide-itシリーズ」を販売。その試薬を使って上手くいかなかった場合も、別の受託先を探すことなく、そのまま依頼できる。試薬の仕様を知り尽くしたチームが対応するため、条件設定のやり直しも発生しない。
納期の目安

4.5ヶ月〜

(株・動物納品)

主な対象生物・細胞種
  • iPS細胞
  • 細胞株
  • 初代培養細胞
  • マウス
  • ラット
※参照元:GenAhead Bio公式HP(https://jp.genaheadbio.co.jp/genome-editing/)
情報は2026年8月時点