多機能因子として哺乳類胚発生を制御するGARP complexの役割

• Project/Area Number: 20K06453
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 42030:Animal life science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 杉本 道彦 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 開発研究員 (10373317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田夛 祐喜 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 特別研究員 (10746382)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: マウス / 初期発生 / 細胞内小胞輸送 / 胚性致死 / 多能性幹細胞 / scRNA-seq / 哺乳動物 / 発生 / 細胞内小胞因子 / 細胞間相互作用

Outline of Research at the Start

申請者のこれまでの研究より、細胞内小胞輸送に関わるタンパク複合体、GARP complexが、哺乳類の発生に必須であることが明らかとなった。また、GARP complexはその構成因子を入れ替えることで、哺乳類杯発生を多面的に制御する多機能発生制御因子としての役割を果たしていることを示唆する結果を得た。本研究では、GARP complex変異マウス胚を用いて単一細胞トランスクリプトーム解析を行うことで、GARP complexが関与する発生制御機構を明らかにし、細胞内小胞輸送経路に関わるGARP complexがいかにして細胞間相互作用を介して哺乳類発生に関与しているのかを解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、細胞内小胞輸送を制御するタンパク質複合体GARP complexを構成する各因子の哺乳類発生過程における役割の違いを、single-cell RNA sequencing（scRNA-seq）により解明することを目的とする。本研究の成果により、これまでに知られていなかった細胞内小胞輸送経路による哺乳類胚発生制御メカニズム解明につながる成果が得られると期待される。
2020年度は解析のための基盤技術の整備と解析を進めるための変異マウスの整備を中心に進める計画であったが、研究期間開始直後に新型コロナウイルス感染症対策のため在宅勤務措置と実験動物維持施設の利用制限措置が取られたため、変異マウスの整備と実験の実施に大きな制限がかかったが、scRNA-seqの効率化・低コスト化に大きく貢献する「Cell labeling technique for multiplex scRNA-seq」を新規に開発した。細胞表面を非特異的に標識する本技術は、これまでに市販されているmultiplex化手法と比べても、汎用性が高くコストも大幅に低減できることから、本研究の推進のみならず、広く多方面での適用が想定される。また、multiplex scRNA-seqのデータ解析パイプラインの立ち上げに成功した。これにより、multiplex scRNA-seqのより高度な解析を高精度にかつ効率的にすすめることが可能となった。合わせて、変異マウス由来多能性幹細胞細胞の樹立・整備も進めた。変異マウスの整備は当初計画よりも遅れているものの2020年度後半より再開し、次年度からの研究推進に間に合わせることができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

解析のための基盤技術の新規開発と整備、ならびに新型コロナウイルス禍の状況下において前半は実験実施に関しての大幅な制限がかかっていたものの、scRNA-seq解析のための基盤技術の開発と整備、ならびに変異マウス・変異マウス由来多能性幹細胞の整備は完了することができた。

Strategy for Future Research Activity

2021年度はscRNA-seq解析のための変異マウス胚由来scRNA-seqデータ取得を中心に、変異マウス由来多能性幹細胞からのデータ取得も並行して進めていく計画である。また、固定サンプルからのscRNA-seq解析技術の開発も並行して進め、本研究推進のためのさらなる効率化・高品質化を図る。2022年度は前年度に得られたシーケンスデータの解析と、データのvalidationのための確認実験を進め、成果報告を取りまとめる。