| Project/Area Number |
21K19603
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 57:Oral science and related fields
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 崇 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (30322233)
服部 高子 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (00228488)
高江洲 かずみ (河田かずみ) 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10457228)
青山 絵理子 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10432650)
滝川 正春 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (20112063)
大野 充昭 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (60613156)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
|
|---|
| Keywords | reprogramming / iPS cell / chondrocyte / transcription factor / lncRNA / master gene / differentiation |
|---|
| Outline of Research at the Start |
体細胞に山中4因子(OSKM) を強制発現してもiPS細胞になれる細胞は1%にも満たない。本研究ではこれを説明する仮説「OSKMは幹細胞に向かわせる駆動力であり、その力で正しい分化の道筋を遡った細胞だけがiPS細胞になれる」を提唱する。もしそうならiPS細胞になるプロセスを辿ることで多能性幹細胞から体細胞に分化する道筋や、その鍵となる遺伝子群が裏返しの形で見えてくるだろう。本研究ではこの「反転遺伝学:インバース・ジェネティクス仮説」を軟骨細胞で検証し、同時に軟骨細胞分化の鍵を握る新遺伝子を探る。こうして歯原性細胞などの体細胞分化の鍵を握る遺伝子群を見つけるための、全く新しい方法の開拓に挑む。
|
| Outline of Final Research Achievements |
Among the somatic cells being reprogrammed, only a limited population of the cells eventually metamorphose into iPS cells. In this study, under a hypothesis that the cells that followed their proper differentiation pathway backwards to pluripotent stem cells only could become iPS cells, we chased the transcriptomic transition of each cell under reprogramming by time-coursed single cell RNA-seq analyses. A minor population of chondrocytes being reprogrammed turned off SOX9, a master gene of chondrocyte differentiation, and then moved forward to iPS cells. The other off-targeted cells formed a major population and followed a single pathway to PRG4-positive articular surface zone chondrocyte-like cells. These findings indicate only the cells that retrospectively followed their proper differentiation pathway become iPS cells. This hypothesis was further confirmed by the fact that overexpression of SOX9 interfered with the iPS cell conversion of chondrocytes (iPS interference).
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では軟骨細胞にリプログラミング因子を発現させ、iPS細胞となる細胞の中で起こるトランスクリプトームの変化をシングルセル解析で追うことで、リプログラミングでは分化過程で起こる現象を時間を逆転させた形で再現されることを示すことができた。この反転遺伝学(インバース・ジェネティクス)的手法を用いれば、幹細胞からの分化のプロセスが明らかではない体細胞の分化経路を、体細胞から幹細胞までのリプログラミング過程を辿ることで知ることができる。つまりこの新手法はあらゆる体細胞分化のマスター遺伝子の探索に有用と考えられ、さまざまな細胞、組織、臓器の医学生命科学的研究の進歩に大きく貢献する可能性がある。
|
