• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

エピゲノム制御に基づくモノアレル遺伝子発現の検出と個体内遺伝的多様性の探索

Research Project

Project/Area Number 16K14644
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Genome biology
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

阿部 訓也  国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, チームリーダー (40240915)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsモノアレル遺伝子発現 / 遺伝的モザイシズム / X染色体不活性化 / エピジェネティクス / 幹細胞 / エピブラスト幹細胞 / シングルセル解析
Outline of Annual Research Achievements

多細胞生物を構成する個々の細胞は一部の例外を除いて、基本的に同一のゲノムを有する。しかし、哺乳類雌で見られるX染色体不活性化では、2本ある片方の染色体がランダムに不活性化されるので、実質的に哺乳類雌個体は、異なるX染色体を持つ2種類の細胞によって構成される遺伝的モザイクであると言うことができる。このモザイクパターンの有り様によって、個々の細胞、器官、個体レベルの表現型の違いが生じる可能性がある。一方、常染色体上にもランダムに不活性化されるランダムモノアレル発現遺伝子の存在が示唆されており、同様に遺伝的モザイクの要因になると考えられるが、その正確な実態は明らかにされていない。そこで、本研究では、マウスを材料に、1)常染色体上のランダムモノアレル発現遺伝子を網羅すること、2)モノアレル発現の代表的な例である、ゲノム刷り込み遺伝子発現、ランダムX染色体不活性化が発生過程の何時生じるか、3)ランダムモノアレル発現の開始は上記のゲノム刷り込み型発現、X染色体不活性化の成立とどのような関係にあるかを明らかにすることを目的とする。さらに、これらのランダムモノアレル発現遺伝子の組み合わせにより、同一のゲノムを持つ細胞の間に、どのような「遺伝的」多様性が生じるかを考察する。
着床前後では、多能性細胞のナイーブ型からプライム型への変換が起きるが、そのin vitroモデル系として、ES細胞(ナイーブ型)からEpiSC細胞(プライム型)への転換を効率よく行う実験系を確立した。H29年度は、この実験系を用いて、シングルセルRNA-Seq解析を実施し、ES細胞からEpiSC様細胞へと分化していく過程で、両者とは異なる遺伝子発現プロファイを示す細胞亜集団が出現すること、およびアレル特異的遺伝子発現解析により、各集団に属する個々の細胞のX染色体不活性化状態を決定した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

多能性細胞のナイーブ型からプライム型への変換過程を解析するためのin vitroモデル系として、ES細胞(ナイーブ型)からEpiSC細胞(プライム型)への転換を効率よく行う実験系を確立した。H29年度は、概要に記したように、この実験系を用いて、シングルセルRNA-Seq解析を実施し、クラスター解析、偽時間解析などの情報学的解析を行った。これにより、ナイーブ-プライムへの分化ステップの詳細を明らかにし、各ステップ間で差次的遺伝子発現を示す遺伝子群を同定することに成功した。同時にアレル特異的遺伝子発現解析のための情報学的プラットフォームを構築し、これを用いてシングルセルRNA-Seqデータの解析を実施した。これにより、ランダム型X染色体不活性化の開始時期を特定することに成功した。
以上のように、RNA-Seqおよびそのデータ解析とも順調に進展しており、当初の研究計画を達成することは可能と考えている。

Strategy for Future Research Activity

アレル特異的発現を1塩基多型 (SNP)を用いて識別するために、日本産亜種マウス (MSM系統、Mus musculus molossinus)と標準系統C57BL/6(B6)の交配から得られたハイブリッド胚から樹立された雌EpiSC細胞株を材料として、①.何ら分別していないbulk細胞、②. ①より得られた単一クローンのサブEpiSC株数種、 ③. ②より得られた単一細胞 (90個程度/サブクローン)に関してRNA-Seq解析を実施した。③については、まだ例数が少ないので、より多くのシングルセルを用いて解析を行う予定。①~③の解析から得られた結果を比較し、モノアレル発現を示す遺伝子を検出し、それぞれを、a)ゲノム刷り込みを受ける遺伝子、b) clonally stable RME 遺伝子、c) dynamic RME遺伝子、というカテゴリーに分類する。すでに、RNA-Seqデータは得られており、アレル特異的発現解析の情報学的プラットフォームも構築できたので、これらを用いて、特にa)、b)のカテゴリーに属する新規遺伝子の同定を目指す。同定後は、他の手法による妥当性確認実験を行い、その後、候補遺伝子の染色体上の分布や機能上の特徴などを解析する。

Report

(2 results)
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report

Research Products

(31 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article Presentation Book Patent(Industrial Property Rights)

  • [Journal Article] SCPortalen: human and mouse single-cell centric database.2018

    • Author(s)
      Abugessaisa Imad、Noguchi Shuhei、Bottcher Michael、Hasegawa Akira、Kouno Tsukasa、Kato Sachi、Tada Yuhki、Ura Hiroki、Abe Kuniya、Shin Jay W、Plessy Charles、Carninci Piero、Kasukawa Takeya
    • Journal Title

      Nucleic Acids Res.

      Volume: 46

    • DOI
      10.1093/nar/gkx949
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cell Type-Specific Survey of Epigenetic Modifications by Tandem Chromatin Immunoprecipitation Sequencing.2018

    • Author(s)
      Mito Mari、Kadota Mitsutaka、Tanaka Kaori、Furuta Yasuhide、Abe Kuniya、Iwasaki Shintaro、Nakagawa Shinichi
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 8 Pages: 1143-1143

    • DOI
      10.1038/s41598-018-19494-9
    • NAID
      120006398777
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Locus coeruleus input to hippocampal CA3 drives single-trial learning of a novel context.2018

    • Author(s)
      Wagatsuma Akiko、Okuyama Teruhiro、Sun Chen、Smith Lillian M.、Abe Kuniya、Tonegawa Susumu
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A.

      Volume: 115

    • DOI
      10.1073/pnas.1714082115
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A simplified and efficient protocol for derivation and maintenance of high-quality mouse primed pluripotent stem cells using Wnt inhibition.2018

    • Author(s)
      Kondo M, Sugimoto M, Abe K
    • Journal Title

      Current Protocol Protocols in Stem Cell Biology

      Volume: in print

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genome-wide DNA methylation sequencing reveals miR-663a is a novel epimutation candidate in CIMP-high endometrial cancer2017

    • Author(s)
      Yanokura M, Banno K, Adachi M, Aoki D, Abe K.
    • Journal Title

      International Journal of Oncology

      Volume: 50 Pages: 1934-1946

    • DOI
      10.3892/ijo.2017.3966
    • Related Report
      2017 Research-status Report 2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Automated detection and tracking of cell clusters in time-lapse fluorescence microscopy images.2017

    • Author(s)
      Yuan-Hsiang Chang, Hideo Yokota, Kuniya Abe, Chia-Tong, TangMing-Dar Tasi
    • Journal Title

      Journal of Medical and Biological Engineering

      Volume: 37,1 Pages: 18-25

    • DOI
      10.1007/s40846-016-0216-y
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Conserved role of Ovo in germline development in mouse and Drosophila2017

    • Author(s)
      Hayashi, M., Shinozuka, Y., Shigenobu, S., Sato, M., Sugimoto, M., Ito, S., Abe, K., Kobayashi, S.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 6 Pages: 40056-40056

    • DOI
      10.1038/srep40056
    • NAID
      120005955877
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] CRISPR/Cas9-mediated genome editing in wild-derived mice: generation of tamed wild-derived strains by mutation of the a (nonagouti) gene.2017

    • Author(s)
      Michiko Hirose, Ayumi Hasegawa, Keiji Mochida, Shogo Matoba, Yuki Hatanaka, Kimiko Inoue, Tatsuhiko Goto, Hideki Kaneda, Ikuko Yamada, Tamio Furuse, Kuniya Abe, Yoshihisa Uenoyama, Hiroko Tsukamura, Shigeharu Wakana, Arata Honda, and Atsuo Ogura
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 7 Pages: 42476-42476

    • DOI
      10.1038/srep42476
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A simplified and efficient protocol for derivation and maintenance of high-quality mouse primed pluripotent stem cells using Wnt inhibition.2017

    • Author(s)
      Kondo M, Sugimoto M, Abe K
    • Journal Title

      Current Protocol Protocols in Stem Cell Biology

      Volume: -

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cellular Dynamics of Mouse Trophoblast Stem Cells: Identification of a Persistent Stem Cell Type.2016

    • Author(s)
      Motomura K, Oikawa M, Hirose M, Honda A, Togayachi S, Miyoshi H, Ohinata Y, Sugimoto M, Abe K, Inoue K, Ogura A.
    • Journal Title

      Biol Reprod.

      Volume: 94 Pages: 122-122

    • DOI
      10.1095/biolreprod.115.137125
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Detection and localization of mouse induced pluripotent stem cell formation using time-lapse fluorescence microscopy images2016

    • Author(s)
      Yuan-Hsiang Chang, Hideo Yokota, Kuniya Abe, Jung Hsien Liu, Ming-Dar Tsai
    • Journal Title

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.

      Volume: - Pages: 3914-3917

    • DOI
      10.1109/embc.2016.7591583
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Fluorescence microscopy image processing and visualization for analyzing cell kinematics, proliferation and attachment in mouse embryonic stem cell culture2016

    • Author(s)
      Yuan-Hsiang Chang, Hideo Yokota, Kuniya Abe, Chih-Cheng Li, Ming-Dar Tsai
    • Journal Title

      IEEE 16th International Conference on Bioinformatics and Bioengineering (BIBE),

      Volume: -

    • DOI
      10.1109/bibe.2016.44
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Technology development for gene function analysis by CRISPR/Cas9 system2017

    • Author(s)
      Shinnosuke Suzuki and Kuniya Abe
    • Organizer
      4th World Congress of Reproductive Biology
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comprehensive single-cell analyses on developmental transitions in mouse pluripotent stem cells.2017

    • Author(s)
      Bottcher M, Ura H, Tada Y, Suzuki S, Carninci P, Abe K
    • Organizer
      Single Cell Genomics 2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Epigenetic Barrier Formation in Mammalian Stem Cells2017

    • Author(s)
      阿部訓也
    • Organizer
      RIKEN・MARC・KMPC Mouse Workshop
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2つの異なる多能性幹細胞状態を分けるエピジェネティックバリアー形成における新規DNAメチル化の役割2017

    • Author(s)
      浦大樹、阿部訓也
    • Organizer
      第11回日本エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 2つの多能性状態であるナイーブ状態とプライム状態を分けるエピジェネティックバリアーにおけるDNAメチル化の役割2017

    • Author(s)
      浦大樹、鈴木伸之介、田夛祐喜、阿部訓也
    • Organizer
      日本遺伝学会第89回大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 生殖系列細胞の発生サイクルにおける減数分裂プログラムの獲得メカニズム2017

    • Author(s)
      細川美穂子、刀谷在美、林瑛理、望月綾子、沼田興治、阿部訓也、末盛博文、中辻憲夫、中馬新一郎
    • Organizer
      日本遺伝学会第89回大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ナイーブ型とプライム型多能性幹細胞をわけるエピジェネティックバリアー形成におけるDNAメチル化の役割2017

    • Author(s)
      浦大樹、阿部訓也
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] シングルセルRNA-Seqを用いたナイーブ型 -プライム型多能性幹細胞変換過程におけるモノアレル遺伝子発現解析2017

    • Author(s)
      田夛祐喜、阿部訓也
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Xist/Tsix expression dynamics during mouse peri-implantation development revealed by whole-mout 3D RNA-FISH2016

    • Author(s)
      Hirosuke Shiura and Kunia Abe
    • Organizer
      X-Chromosome inactivation: a tribute to Mary Lyon
    • Place of Presentation
      London and Oxford ( UK)
    • Year and Date
      2016-10-03
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Robust induction of primed pluripotency in mammals: Wnt inhibition is critical for derivation and maintenance of mouse epiblast stem cells.2016

    • Author(s)
      Abe K, Kondo M, Sugimoto M
    • Organizer
      INASCON (International Scientific Conference) 2016
    • Place of Presentation
      Kelantan ( Malaysia)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Studies on mouse peri-implantation development using developmental mutant and stem cells.2016

    • Author(s)
      阿部 訓也
    • Organizer
      熊本大学リエゾンラボ研究会/HIGOプログラム最先端研究セミナー
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本県)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Robust induction of primed pluripotency in mammals: Wnt inhibition is critical for derivation and maintenance of mouse epiblast stem cells.2016

    • Author(s)
      Kuniya Abe
    • Organizer
      Tsukuba Global Science Week 2016
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Visualization tools for epigenomics.2016

    • Author(s)
      阿部 訓也
    • Organizer
      The 5th BRC-MARC Mouse Resource Workshop
    • Place of Presentation
      理化学研究所バイオリソースセンター(茨城県)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Comprehensive study on naive-to-primed stem cell conversion process by integration of single-cell transcriptomics and epigenetic analysis.2016

    • Author(s)
      Hiroki Ura, Michael Bottcher, Shinnosuke Suzuki, Piero Carninci, Kuniya Abe
    • Organizer
      QBiC Symposium 2016 「Decording Organisms by Quantitative Cell Profiling」
    • Place of Presentation
      理化学研究所生命システム研究センター(大阪府)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Germline Stem (GS)細胞における複数遺伝子の高効率機能解析技術の開発2016

    • Author(s)
      鈴木伸之介、阿部訓也
    • Organizer
      第109回日本繁殖生物学会大会
    • Place of Presentation
      麻布大学(神奈川県)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Book] 遺伝単 遺伝学用語集 対訳付き 日本遺伝学会監修・編「生物の科学 遺伝」別冊2017

    • Author(s)
      日本遺伝学会監修・編
    • Total Pages
      371
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス社
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Book] 遺伝単 遺伝学用語集 対訳付き 日本遺伝学会監修・編「生物の科学 遺伝」別冊2017

    • Author(s)
      阿部 訓也
    • Publisher
      NTS社
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] iPS細胞の白色光観察+機械学習判定2017

    • Inventor(s)
      張元翔, 横田秀夫, 阿部訓也, 蔡明達
    • Industrial Property Rights Holder
      張元翔, 横田秀夫, 阿部訓也, 蔡明達
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-026477
    • Filing Date
      2017
    • Application Year
      2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING CELL REPROGRAMMING2017

    • Inventor(s)
      張 元翔, 横田 秀夫, 阿部 訓也, 蔡 明達
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人理化学研究所, 中原大學
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-026477
    • Filing Date
      2017-02-15
    • Application Year
      2017
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2018-12-17  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi