生物工学：数週間にわたって遺伝子調節の動態を記録できるスケーラブルな多重化レコーダー
Nature 652, 8111 doi: 10.1038/s41586-026-10156-9
遺伝子発現は、複数の調節成分からなる遺伝子調節ネットワークによって動的に制御されていて、細胞の種々の機能を果たしている。これらの過程を解析するための理想的なツールは、同一細胞内で複数の成分の動的変化を追跡可能で、時空間的分解能と拡大縮小可能性とを併せ持つ方法だが、このような性能を持つものはまだ実現していない。今回我々は、遺伝的にコードされ、生理的条件下で利用可能なモジュラー型のタンパク質テープレコーダーであるCytoTapeを開発した。このレコーダーは、遺伝子調節の動態を最長3週間にわたって継続的に多重記録することが可能で、時空間的にスケーラブルで、単一細胞レベルでの分解能は分スケールである。CytoTapeは、我々が以前に開発したXRI技術をベースとし、計算支援により合理的に設計した、柔軟な糸状に伸長する細胞内タンパク質の自己集合体を用いている。我々は、CytoTapeの実用性を、哺乳類の複数の細胞タイプを用いて、5種類の転写因子の活性と遺伝子の転写活性を同時に記録することによって実証した。CytoTapeによって、多様な転写の軌跡が転写の履歴およびシグナルの統合に相関していること、異なる最初期遺伝子（IEG）が単一細胞内で複雑な時間的相関を示すことが明らかになった。我々はさらに、CytoTapeをCytoTape-vivoへと拡張し、これにより、生きた脳内で単一細胞のスケーラブルな時空間的に分解した記録が可能となり、1匹のマウスの複数の脳領域にまたがる最大1万4123個のニューロンについて、ドキシサイクリンに依存した遺伝子発現とIEGプロモーターに依存した遺伝子発現の履歴を数週間にわたって同時に記録することができた。これらの結果を総合すると、このCytoTapeツールキットによって、細胞の生理的過程をin vitroおよびin vivoの両方でマルチプレックス解析を行うためのスケーラブルな多用途のプラットフォームが確立されたといえる。
