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Establishment of gRNA design method for gene therapy by avoiding mutations based on population genome data

Research Project

Project/Area Number 19K24361
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 1002:Human informatics, applied informatics and related fields
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

Tsuchiya Takaho  筑波大学, 医学医療系, 助教 (70853167)

Project Period (FY) 2019-08-30 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsバイオインフォマティクス / エピジェネティクス / データベース / 転写因子認識配列 / 細胞型 / 一塩基多型 / 集団ゲノム解析 / 創薬 / 遺伝子治療 / ゲノム編集
Outline of Research at the Start

本研究では、近年蓄積されてきた集団ゲノムデータを用い、変異の影響を避けてより広い患者層で薬効が期待できるCRISPR/Cas9 guide RNA(gRNA)配列の設計手法の確立を目指す。gRNAを用いた遺伝子治療では、gRNAがゲノム上の相補的な標的配列にハイブリダイズして疾患原因遺伝子の発現低下などを引き起こし薬効が発揮される。gRNAの配列設計は情報科学の課題として数多く研究されてきたが、従来法では変異などゲノム配列の個人差を考慮していないという問題があった。本研究では集団ゲノムデータに基づくことで奏功患者層を拡大することができるgRNA設計手法の提案を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The diversity of recognition sequences in transcription factors is important for gene expression regulation. In this project, we applied our MOCCS to about 100,000 ChIP-seq data collected in ChIP-Atlas in order to capture the diversity of transcription factor recognition sequences that could not be captured by conventional methods. Using our approach, we analyzed the recognition sequences of each transcription factor and their binding specificity scores in various cell types, and revealed the diversity of transcription factor recognition sequences in each cell type.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題では、様々な細胞型における各転写因子の認識配列とその結合特異性スコアを解析し、細胞型ごとの転写因子認識配列の多様性が明らかとなった。本研究結果で得られた知見は、転写因子を標的とした創薬など応用面にも貢献し得る。そして、本研究結果で得られた知見を社会発信するために、現在、生物種や細胞型による転写因子認識配列の多様性を閲覧・比較できるデータベースを構築している。論文投稿の準備も行っている。本研究課題の期間終了後も、種間・細胞型間の転写因子認識配列の比較と転写調節共益因子の同定や変異の影響予測などの応用に発展させることを目指す。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Trans-omic analysis reveals obesity-associated dysregulation of inter-organ metabolic cycles between the liver and skeletal muscle2021

    • Author(s)
      Egami Riku、Kokaji Toshiya、Hatano Atsushi、et al.
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 24 Issue: 3 Pages: 102217-102217

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102217

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ゲノム編集技術と大規模ゲノムデータに基づいた遺伝子治療の展望2021

    • Author(s)
      土屋 貴穂
    • Journal Title

      Precision Medicine

      Volume: Vol.4(2) Pages: 167-171

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] ゲノム編集技術と大規模ゲノムデータに基づく遺伝子治療2021

    • Author(s)
      土屋 貴穂
    • Journal Title

      BIO Clinica

      Volume: Vol.36(5) Pages: 448-452

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Stability of RNA sequences derived from the coronavirus genome in human cells2020

    • Author(s)
      Wakida Hiroyasu、Kawata Kentaro、Yamaji Yuta、Hattori Emi、Tsuchiya Takaho、Wada Youichiro、Ozaki Haruka、Akimitsu Nobuyoshi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 527 Issue: 4 Pages: 993-999

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.05.008

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transomics analysis reveals allosteric and gene regulation axes for altered hepatic glucose-responsive metabolism in obesity2020

    • Author(s)
      Kokaji Toshiya、Hatano Atsushi、Ito Yuki、et al.
    • Journal Title

      Science Signaling

      Volume: 13 Issue: 660 Pages: 1236-1236

    • DOI

      10.1126/scisignal.aaz1236

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 集団ゲノムデータに基づくことによる遺伝子治療の展望2020

    • Author(s)
      土屋 貴穂
    • Journal Title

      Precision Medicine

      Volume: Vol.3(6) Pages: 581-585

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 集団ゲノムデータから展望する遺伝子治療とプレシジョンメディシンの動向2020

    • Author(s)
      土屋 貴穂
    • Journal Title

      Precision Medicine

      Volume: Vol.3(10) Pages: 630-634

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 遺伝子治療のためのゲノム編集技術と集団ゲノムデータ2020

    • Author(s)
      土屋 貴穂
    • Journal Title

      Medical Science Digest

      Volume: Vol.46(12) Pages: 766-770

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] ゲノム編集技術を用いた遺伝子治療の開発動向2019

    • Author(s)
      内田恵理子, 平松直人, 犬飼直人, 岩井謙一, 渡辺武志, 川崎秀吉, 田村幸太朗, 土屋貴穂, 吉見英治, 高橋則彦, 伊原辰哉, 藤本和則, 山下晃人, 小野貴士, 高木観, 小野竜一, 内藤雄樹, 井上貴雄
    • Journal Title

      医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス

      Volume: Vol.50(8)

    • NAID

      40021992942

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ChIP-Atlasの二次解析による多彩な転写因子認識配列の解明および更なるデータベース化2020

    • Author(s)
      田原 沙絵子、土屋 貴穂、尾崎 遼
    • Organizer
      トーゴーの日 シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ChIP-seqデータベースの大規模解析で解明する細胞型ごとに多彩な転写因子認識配列2020

    • Author(s)
      田原 沙絵子、土屋 貴穂、尾崎 遼
    • Organizer
      日本バイオインフォマティクス学会 2020年年会 第9回生命医薬情報学連合大会(IBMP2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 田原 沙絵子、土屋 貴穂、尾崎 遼2020

    • Author(s)
      ChIP-seqデータベースの大規模解析で解明する細胞型ごとに多彩な転写因子認識配列
    • Organizer
      生命情報科学若手の会 第12回 研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] System Identification of Signaling Dependent Gene Expression with Different Time-Scale Data2020

    • Author(s)
      土屋貴穂
    • Organizer
      Institute for Frontier Life and Medical Sciences, Kyoto University, Seminar Series of Cell Fate Dynamics & Therapeutics
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] シングルセル空間トランスクリプトームデータを用いた遺伝子制御ネットワークの空間分布解析2019

    • Author(s)
      Tsuchiya, T. and Ozaki, H.
    • Organizer
      第8回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-09-03   Modified: 2022-01-27  

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