2022 年 5 ⽉ 24 ⽇
報道関係者各位
国⽴⼤学法⼈筑波⼤学
情報･システム研究機構国⽴遺伝学研究所
国⽴⼤学法⼈お茶の⽔⼥⼦⼤学
国⽴⼤学法⼈広島⼤学

モデル⽣物「ハリサンショウウニ」の全ゲノムを解読しデータベースを公開
ウニは古くから発⽣⽣物学や細胞⽣物学の教育・研究材料として世界中で利⽤されています。⽇本
においては、バフンウニ（Hemientrotus pulcherrimus）が主に⽤いられており、本研究グループでは、2018 年にバフンウニの全ゲノム解読を⾏い、公的に利⽤できる遺伝⼦のデータベース HpBase を作成し発表しています。⼀⽅で、バフンウニは受精卵から成⻑した個体が次の世代を⽣み出すまでの性成熟サイクルが１〜２年と⻑く、世代を超えて伝わる遺伝形質を解析するための対象としては不向きでした。そこで、新たなモデルとなるウニの確⽴を⽬指し、さまざまなウニの発⽣や成⻑を調べたと
ころ、ハリサンショウウニ（Temnopleurus reevesii）の性成熟サイクルが約半年と⾮常に短いことを発⾒し、ノックアウト系統を作成することなどによって、その有⽤性を⽰してきました。
本研究では、ハリサンショウウニの全ゲノム情報を解読するとともに、公的に利⽤できる遺伝⼦のデータベース TrBase を作成し公開しました。これにより、ハリサンショウウニが、ゲノム情報の整備されたモデル⽣物として、より多くの研究者や教育者に利⽤可能となり、ウニの発⽣や成⻑を司る遺伝⼦機能の解析などの基礎研究のみならず、⽔産などの応⽤研究や教育分野での活⽤などに貢献することが期待されます。

研究代表者
筑波⼤学⽣命環境系
⾕⼝ 俊介 准教授
国⽴遺伝学研究所遺伝情報分析研究室
池尾 ⼀穂 准教授
お茶の⽔⼥⼦⼤学湾岸⽣物教育研究所
清本 正⼈ 教授
広島⼤学⼤学院統合⽣命科学研究科
⼭本 卓 教授

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研究の背景ウニは⽇本⼈にとって有⽤な海産⾷材であるとともに、磯遊び等でよく⽬にするなじみ深い動物の⼀つです。また、その成体の採集のしやすさ、配偶⼦（卵・精⼦）取得の容易さ、胚・幼⽣の体が透明であること等から、発⽣⽣物学や細胞⽣物学の研究教育分野において、古くから世界中で利⽤されてきました。ゲノム・遺伝⼦配列の情報が必須である現在の⽣物学においては、2006年に北⽶産のアメリカムラサキウニ（Strongylocentrotus purpuratus）のゲノム配列がウニの種としては初めて公表され、本研
究グループも2018年に⽇本産のバフンウニ（Hemicentrotus pulcherrimus）のゲノム配列を明らかにするとともに、その情報を含有したデータベース「HpBase」を作成、公開しました。しかし⼀⽅で、アメリカムラサキウニやバフンウニは、次世代を得るための性成熟サイクルが１〜２年と⻑く、世代を超えて伝わる遺伝形質を正確に解析するための対象としては不向きでした。
これまで本研究グループは、さまざまな種類のウニについて、その発⽣過程や成⻑過程を⽐較解析したところ、ハリサンショウウニ（Temnopleurus reevesii）の性成熟サイクルが約半年であることを発⾒し、その特徴を利⽤してノックアウトウニ系統を作成するなど遺伝学分野においても⾮常に有⽤であることを⽰してきましたが、公的に利⽤できるゲノムや発現遺伝⼦の情報は整っていませんでした。
研究内容と成果
そこで、本研究グループは、ハリサンショウウニの全ゲノム解析を⾏うとともに、誰でも利⽤可能な遺伝⼦データベースとして「TrBase」を作成し、公開しました。まず、筑波⼤学下⽥臨海実験センター（静岡県下⽥市）周辺で採取したオスのハリサンショウウニ⼀匹の精⼦からゲノム DNA を抽出し、次世代シーケンス技術（注１）を⽤いてゲノムの塩基配列を決定しました。また、１ペアのオスメスから得られた卵と精⼦を⽤いて受精し、胚の発⽣段階ごとにトランスクリプトーム解析（注２）を⾏い、２細胞期、32細胞期、孵化前胞胚、孵化胞胚、原腸胚、プリズム幼⽣、プルテウス幼⽣の７つの発⽣段階における発現遺伝⼦を解析しました。
得られた情報をもとに、国⽴遺伝学研究所において開発・提供している次世代シーケンサー解析プラッ
トフォーム Maser（注３）を⽤いて、ゲノム構造や遺伝⼦配列予測の解析等を⾏ったところ、ハリサンショウウニのゲノムは、約２万 7 千個程度の遺伝⼦を含んでいることが分かりました。今後の追加解析によりこれらの数値は増減する可能性がありますが、現時点では、アメリカムラサキウニやバフンウニのゲノム解析で得られたデータと⾮常に類似した結果になっています。
今回解析したハリサンショウウニのゲノム情報およびトランスクリプトーム情報はデータベース「TrBase」（https://cell-innovation.nig.ac.jp/Tree/）にて公開されており、利⽤者は、それぞれの研究や教育の現場において、すべての情報を⾃由に活⽤できます（図 1）。
さらに、以前に公開したバフンウニのゲノム情報データベース「HpBase」と、今回公開した「TrBase」を融合させた、Western Pacific Sea Urchin Genome database (WestPac-SUGDB)も公開しました（図２、https://cell-innovation.nig.ac.jp/WPAC/）。WestPac-SUGDBでは、利⽤者が興味のある遺伝⼦やタンパク質の配列の類似性を、HpBaseとTrBase両⽅のデータの中から同時に検索することが可能で、情報の⽐較解析が容易にできます。
今後の展開
このような、誰もが利⽤できるデータベースは、発⽣⽣物学・細胞⽣物学だけでなく、進化⽣物学分野においても、利⽤価値が⾼いものになると思われ、さらなるゲノム編集やノックアウト系統の作成も期待2

されます。今後、追加解析により情報を更新していくとともに、さらに、⻄太平洋に⽣息する他のウニのゲノム情報を収集し、より拡⼤したデータベースへと成⻑させる予定です。
本研究で⽤いたハリサンショウウニは、⽣殖巣に独特な苦味を多く保持しているため、⾷⽤としては⼀般的ではありません。⾮常に美味とされるバフンウニとのゲノム・遺伝⼦情報の⽐較による、ウニの⾷味が⽣まれる仕組みの解析など、本データベースは、応⽤科学的な分野においても活⽤されることが期待されます。
参考図

図１：TrBase のトップページ

図２：WestPac-SUGDB のトップページ

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⽤語解説
注１） 次世代シーケンス技術
DNA を構成する塩基を同時並⾏的に読むことができ、膨⼤な量の配列を⼀度に決定することができる。
現在主流のシーケンス技術。
注２） トランスクリプトーム解析
次世代シーケンス技術を利⽤して、発現している RNA 配列全てを決定する解析。
注３） 次世代シーケンサー解析プラットフォーム Maser
国⽴遺伝学研究所により開発・提供されている次世代シーケンサーデータの解析ツール（http://cellinnovation.nig.ac.jp/public/contents/service.html#pf_maser）。
研究資⾦
本研究は、科学技術振興機構（JST） が助成する戦略的創造研究推進事業 さきがけ「多細胞システムにおける細胞間相互作⽤とそのダイナミクス」研究領域（JPMJPR194C；2019-2022 年度）および研究成果最適展開⽀援プログラム A-STEP「産学共同 (本格型)」（JPMJTR204E;2020-2025 年度）、⽇本学術振興会が助成する科学研究費基盤（B）（26290070; 2014-2016 年度）、科学研究費基盤（C）(JP19K06736;2019-2021 年度)、ゲノム⽀援（221S0002）によって実施されました。
掲載論⽂【題 名】 TrBase: a genome and transcriptome database of Temnopleurus reevesii（TrBase: ハリサンショウウニのゲノムデータベース）【著者名】 Kinjo S, Kiyomoto M, Suzuki H, Yamamoto T, Ikeo K, Yaguchi S.
【掲載誌】 Development Growth & Differentiation【掲載⽇】 2022 年 5 ⽉ 20 ⽇
【DOI】

10.1111/dgd.12780

問合わせ先【研究に関すること】
⾕⼝ 俊介（やぐち しゅんすけ）
筑波⼤学⽣命環境系下⽥臨海実験センター 准教授
URL: https://sites.google.com/site/yaguchisea/home【取材・報道に関すること】
筑波⼤学広報局
TEL: 029-853-2040
E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp
国⽴遺伝学研究所 リサーチ・アドミニストレーター室 広報チーム
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