Single cell analysis to elucidate the regulatory mechanisms of arousal

• Project/Area Number: 19K06891
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
• Research Institution: University of Nagasaki (2022); Kansai Medical University (2019-2021)
• Principal Investigator: TANAKA SUSUMU 長崎県立大学, 看護栄養学部, 教授 (30399472)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 網羅的遺伝子発現解析 / ナノポアシークエンス / 単一細胞解析 / オレキシン / 睡眠 / 覚醒

Outline of Research at the Start

オレキシンニューロンは覚醒を制御しており、空腹時の餌の探索や日中の活動等、覚醒度が必要な際、活性化される。逆に休息を必要とする際には抑制され、睡眠時や我々が見出したように感冒時にも抑制される。その抑制機構はオレキシンニューロン自体の脆弱性のためにあまり研究が進んでおらず、独創性の高い本研究によりそれが解き明かされることが期待される。
本研究は脳内の睡眠覚醒機構の新たな一端を解明する社会的要求の高い研究であり、オレキシンニューロンに異常を持つナルコレプシー病態の解明のみならず、日本人の3人に一人が苦しむ不眠症治療への橋渡しともなる大変意義の深い研究である。

Outline of Final Research Achievements

The main focus of this study was the analysis using transgenic mice, however due to the effects of COVID19 and the restrictions of their breeding environment, it was difficult to carry out the analysis.
Therefore, I focused on the development of an analysis platform for nanopore sequencing, which is an analysis method, and adjusted minimap2 for mapping for long reads, mapped, counted reads with FeatureCounts, corrected, and extracted variable expression genes (FDR<0.01) with edgeR. This identified several splicing variant genes with altered mRNA copy number and Exon-Intron structure at each locus in the treatment groups in cultured cells used as a preliminary study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノポアシークエンスはRNAをRNAのまま配列決定することが可能なバイアスを抑えたシステムでありより生理的な状態の遺伝子発現変化を見るための優れた方法であるが、現在ナノポアシークエンス技術を用いたヒト組織を対象とする網羅的遺伝子発現解析は国内外を通じて29報しか報告されていない。これは解析パイプラインが整っていないこととコスト的な要因が大きいと考えられ、そのため我々は新規解析法を開発した。

Research Products

• [Journal Article] Degradation of STK16 via KCTD17 with ubiquitin-proteasome system in relation to sleep-wake cycle. (2023)
  • Author(s): Tanaka S*, Honda Y, Sawachika M, Futani K, Yoshida N, Kodama T.
  • Journal Title: Kinases Phosphatases Volume: 1 Issue: 1 Pages: 14-22
  • DOI: 10.3390/kinasesphosphatases1010003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] OLIG2 is an in vivo bookmarking transcription factor in the developing neural tube in mouse (2023)
  • Author(s): Hayashi Shinichi、Oe Souichi、Koike Taro、Seki‐Omura Ryohei、Nakano Yosuke、Hirahara Yukie、Tanaka Susumu、Ito Takeshi、Yasukochi Yoshiki、Higasa Koichiro、Kitada Masaaki
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry Volume: - Issue: 3 Pages: 303-317
  • DOI: 10.1111/jnc.15746
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of neural stem cell culture from the central nervous system of the Iberian ribbed newt Pleurodeles waltl (2022)
  • Author(s): Seki‐Omura Ryohei、Hayashi Shinichi、Oe Souichi、Koike Taro、Nakano Yousuke、Hirahara Yukie、Tanaka Susumu、Kitada Masaaki
  • Journal Title: Development, Growth &amp; Differentiation Volume: 64 Issue: 9 Pages: 494-500
  • DOI: 10.1111/dgd.12820
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 胎盤形成とnatural killer細胞 (2022)
  • Author(s): 村田 紘未, 田中 進, 岡田 英孝
  • Journal Title: 臨床免疫・アレルギー科 Volume: 78 Pages: 632-637
• [Journal Article] The Regulators of Human Endometrial Stromal Cell Decidualization. (2022)
  • Author(s): Murata H, Tanaka S, Okada H.
  • Journal Title: Biomolecules. Volume: 12 Issue: 9 Pages: 1275-1275
  • DOI: 10.3390/biom12091275
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sulfatide with ceramide composed of phytosphingosine (t18:0) and 2-hydroxy FAs in renal intercalated cells (2022)
  • Author(s): Nakashima Keiko、Hirahara Yukie、Koike Taro、Tanaka Susumu、Gamo Keizo、Oe Souichi、Hayashi Shinichi、Seki-Omura Ryohei、Nakano Yousuke、Ohe Chisato、Yoshida Takashi、Kataoka Yosky、Tsuda Masayuki、Yamashita Tatsuyuki、Honke Koichi、Kitada Masaaki
  • Journal Title: Journal of Lipid Research Volume: 63 Issue: 6 Pages: 100210-100210
  • DOI: 10.1016/j.jlr.2022.100210
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cytoplasmic Polyadenylation Element-Binding Protein 1 Post-transcriptionally Regulates Fragile X Mental Retardation 1 Expression Through 3′ Untranslated Region in Central Nervous System Neurons (2022)
  • Author(s): Oe Souichi、Hayashi Shinichi、Tanaka Susumu、Koike Taro、Hirahara Yukie、Seki-Omura Ryohei、Kakizaki Rio、Sakamoto Sumika、Nakano Yosuke、Noda Yasuko、Yamada Hisao、Kitada Masaaki
  • Journal Title: Frontiers in Cellular Neuroscience Volume: 16 Pages: 869398-869398
  • DOI: 10.3389/fncel.2022.869398
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A rare genetic variant in the cleavage site of prepro-orexin is associated with idiopathic hypersomnia (2022)
  • Author(s): Miyagawa Taku、Tanaka Susumu、Shimada Mihoko、Sakai Noriaki、Kanbayashi Takashi、Imanishi Aya、Nishino Seiji、Mishima Kazuo、Tokunaga Katsushi、Honda Makoto
  • Journal Title: npj Genomic Medicine Volume: 7 Issue: 1 Pages: 29-29
  • DOI: 10.1038/s41525-022-00298-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Familial Hyperaldosteronism Type 3 with a Rapidly Growing Adrenal Tumor: An In Situ Aldosterone Imaging Study (2022)
  • Author(s): Takizawa N†, Tanaka S†, Nishimoto K*†, Sugiura Y, Suematsu M, Ohe C, Ohsugi H, Mizuno Y, Mukai K, Seki T, Oki K, Gomez-Sanchez CE, Matsuda T
  • Journal Title: Curr Issues Mol Biol Volume: 44 Issue: 1 Pages: 128-138
  • DOI: 10.3390/cimb44010010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cpeb1 expression is post-transcriptionally regulated by AUF1, CPEB1, and microRNAs (2022)
  • Author(s): Oe S, Hayashi S, Tanaka S, Koike T, Hirahara Y, Kakizaki R, Sakamoto S, Noda Y, Yamada H, Kitada M.
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 12 Issue: 1 Pages: 82-94
  • DOI: 10.1002/2211-5463.13286
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distribution, fine structure, and three-dimensional innervation of lamellar corpuscles in rat plantar skin. (2021)
  • Author(s): Koike T, Ebara S, Tanaka S, Kase M, Hirahara Y, Hayashi S, Oe S, Nakano Y, Kitada M, Kumamoto K.
  • Journal Title: Cell Tissue Res Volume: 386(3) Issue: 3 Pages: 477-490
  • DOI: 10.1007/s00441-021-03525-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptional regulation of LGALS9 by HAND2 and FOXO1 in human endometrial stromal cells in women with regular cycles. (2021)
  • Author(s): Murata H, Tanaka S, Hisamatsu Y, Tsubokura H, Hashimoto Y, Kitada M, Okada H.
  • Journal Title: Mol Hum Reprod Volume: 27(11) Issue: 11 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1093/molehr/gaab063
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Matrix Metalloproteinases in Human Decidualized Endometrial Stromal Cells. (2021)
  • Author(s): Hisamatsu Y, Murata H, Tsubokura H, Hashimoto Y, Kitada M, Tanaka S, Okada H.
  • Journal Title: Curr Issues Mol Biol Volume: 43(3) Issue: 3 Pages: 2111-2123
  • DOI: 10.3390/cimb43030146
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Immune Tolerance of the Human Decidua (2021)
  • Author(s): Mutara H, Tanaka S, Okada H
  • Journal Title: Journal of clinical medicine Volume: 10 Issue: 2 Pages: 351-351
  • DOI: 10.3390/jcm10020351
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] AUF1, an mRNA decay factor, has a discordant role in Cpeb1 expression. (2020)
  • Author(s): Oe S, Koike T, Hirahara Y, Tanaka S, Hayashi S, Nakano Y, Kase M, Noda Y, Yamada H, Kitada M
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 534 Pages: 491-497
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.11.054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The transcription factor HAND2 up-regulates transcription of the IL15 gene in human endometrial stromal cells (2020)
  • Author(s): Murata H, Tanaka S, Tsuzuki-Nakao T, Kido T, Kakita-Kobayashi M, Kida N, Hisamatsu Y, Tsubokura H, Hashimoto Y, Kitada M, Okada H
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 295 Issue: 28 Pages: 9596-9605
  • DOI: 10.1074/jbc.ra120.012753
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hedgehog signaling pathway in the adrenal gland (2020)
  • Author(s): 滝澤 奈恵, 田中 進, 松田 公志, 山田 久夫
  • Journal Title: The Journal of Kansai Medical University Volume: 71 Issue: 0 Pages: 1-6
  • DOI: 10.5361/jkmu.71.1
  • NAID: 130007998548
  • ISSN: 0022-8400, 2185-3851
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GATA4/6 regulate DHH transcription in rat adrenocortical autografts (2020)
  • Author(s): Yoshida Takashi、Takizawa Nae、Matsuda Tadashi、Yamada Hisao、Kitada Masaaki、Tanaka Susumu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 446-446
  • DOI: 10.1038/s41598-019-57351-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 特集「睡眠時無呼吸症候群：基礎から臨床」 全身疾患としての睡眠障害：機序と臨床 6.免疫異常 (2020)
  • Author(s): 田中進
  • Journal Title: THE LUNG perspectives Volume: 28 Pages: 49-52
• [Journal Article] Involvement of PLAGL1/ZAC1 in hypocretin/orexin transcription. (2019)
  • Author(s): Tanaka S, Honda Y, Takaku S, Koike T, Oe S, Hirahara Y, Yoshida T, Takizawa N, Takamori Y, Kurokawa K, Kodama T, Yamada H
  • Journal Title: Int J Mol Med. Volume: 43(5) Pages: 2164-2176
  • DOI: 10.3892/ijmm.2019.4143
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Morphological characteristics of p75 neurotrophin receptor-positive cells define a new type of glial cell in the rat dorsal root ganglia (2019)
  • Author(s): Koike Taro、Tanaka Susumu、Hirahara Yukie、Oe Souichi、Kurokawa Kiyoshi、Maeda Mitsuyo、Suga Mitsuo、Kataoka Yosky、Yamada Hisao
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology Volume: 印刷中 Issue: 12 Pages: 2047-2060
  • DOI: 10.1002/cne.24667
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] イモリ脊髄再生におけるトランスクリプトーム解析 -イモリから学ぶ再生原理- (2022)
  • Author(s): 林真一, 関亮平, 大江総一, 小池太郎, 平原幸恵, 田中進, 伊藤健, 安河内彦輝, 日笠幸一郎, 北田容章
  • Organizer: 第21回日本再生医療学会総会
• [Presentation] ラット足底皮膚の層板小体の分布と接地部位の相関 (2022)
  • Author(s): 小池太郎, 榎原智美, 田中進, 平原幸恵, 林真一, 大江総一, 関亮平, 中野洋輔, 北田容章, 熊本賢三
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] イモリ脊髄再生におけるトランスクリプトーム解析 -イモリから学ぶ再生原理- (2022)
  • Author(s): 林真一, 関亮平, 大江総一, 小池太郎, 中野洋輔, 平原幸恵, 田中進, 伊藤健, 安河内彦輝, 日笠幸一郎, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 末梢神経におけるスルファチド分子種の挙動と作用機序の検討 (2022)
  • Author(s): 蒲生恵三, 平原幸恵, 小池太郎, 大江聡一, 田中進, 林真一, 関亮平, 中野洋輔, 小野勝彦, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] グリオーマ進展過程において、腫瘍微小環境を形成するミクログリアのサブタイプは経日的に変化する (2022)
  • Author(s): 中野洋輔, 田中進, 平原幸恵, 林真一, 大江総一, 小池太郎, 関亮平, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 腎集合管に局在する2つのヒドロキシル基を持つ特殊なスルファチド分子種の同定 (2022)
  • Author(s): 平原幸恵, 中島啓子, 小池太郎, 蒲生恵三, 田中進, 大江総一, 林真一, 関亮平, 中野洋輔, 大江知里, 吉田崇, 片岡洋祐, 津田雅之, 本家孝一, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] Silencing of miR-505 suppresses the malignant phenotype in glioma stem cells by targeting AUF (2022)
  • Author(s): 大江総一, 柿崎梨緒, 阪本純加, 田中進, 平原幸恵, 林真一, 小池太郎, 関亮平, 中野洋輔, 北田容章
  • Organizer: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] ヒト子宮内膜間質細胞におけるHAND2とFOXO1によるLGALS9の転写制御機構 (2021)
  • Author(s): 田中進、村田紘未、北田容章、岡田英孝
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ヒト子宮内膜間質細胞でのHAND2によるIL15の転写制御 (2021)
  • Author(s): 田中 進, 村田 紘未, 岡田 英孝, 北田 容章
  • Organizer: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会合同大会
• [Presentation] Array tomographyとCLEMを用いた神経突起周囲サテライトグリア細胞の観察 (2021)
  • Author(s): 小池 太郎, 田中 進, 加瀬 政彦, 平原 幸恵, 林 真一, 大江 総一, 中野 洋輔, 北田 容章
  • Organizer: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会合同大会
• [Presentation] グリオーマモデルマウスにおける癌幹細胞マーカー分子SSEA-1 (2021)
  • Author(s): 中野 洋輔1, 中井 悠稀1, 丸山 正人2, 田中 進1, 林 真一1, 大江 総一1, 北田 容章1
  • Organizer: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会合同大会
• [Presentation] 質量顕微鏡を使った腎臓における硫酸化糖脂質分子種の同定と可視化 (2021)
  • Author(s): 中島 啓子1, 平原 幸恵1, 小池 太郎1, 蒲生 恵三1, 田中 進1, 大江 総一1, 大江 知里2, 吉田 崇3, 津田 雅之5, 本家 孝一4, 北田 容章1
  • Organizer: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会合同大会
• [Presentation] グリオーママルチレイヤーモデルに基づいた腫瘍関連マクロファージ/ミクログリアのサブタイプ解析 (2020)
  • Author(s): 中野洋輔, 田中進, 加瀬政彦, 平原幸恵, 大江総一, 小池太郎, 北田容章
  • Organizer: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 質量顕微鏡を使った腎臓における硫酸化糖脂質分子種の同定と可視化 (2020)
  • Author(s): 中島啓子, 平原幸恵, 蒲生恵三, 大江知里, 吉田崇, 小池太郎, 田中進, 本家孝一, 北田容章
  • Organizer: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 副腎皮質におけるSry発現細胞の同定 (2020)
  • Author(s): 田中進, 吉田崇, 滝澤奈恵, 大江総一, 小池太郎, 松田公志, 山田久夫, 北田容章
  • Organizer: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] ラット副腎自家移植片リモデリングへのDesert Hedgehogの関与 (2020)
  • Author(s): 滝澤奈恵, 田中進, 大江総一, 小池太郎, 吉田崇, 平原幸恵, 松田公志, 山田久夫
  • Organizer: 第107回日本泌尿器科学会総会