Inferring epigenomic changes during cell differentiation at single cell resolution
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22K06330
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45010:Genetics-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小柳 香奈子 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (20362840)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 細胞分化 / 細胞系譜 / エピジェネティクス / シングルセル / 系統解析 / 祖先推定 / 遺伝子発現制御 / 多細胞動物 |
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| Outline of Research at the Start |
生命の設計図といわれるゲノムは、どのようにして多様な細胞を作り出しているのか。ゲノムの作動原理を理解することは、生物学の目標の一つである。この細胞分化過程の理解には、ゲノムの発現状態やエピジェネティック修飾（エピゲノム）の変遷過程の理解が不可欠である。しかしながら変遷過程の全種類の細胞を網羅的に実験的に取得することは困難な場合が多い。そこで本研究では、得ることが比較的容易な成体の分化した体細胞のエピゲノム情報に系統解析を応用することで、問題の解決を目指す。特に近年データが蓄積している単一細胞由来のエピゲノム情報を用いることで、単一細胞の解像度で細胞分化過程におけるエピゲノム変遷過程を推定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、多細胞動物の細胞分化過程におけるエピゲノム変遷過程の推定を行うことを目的としている。分化途中の細胞を直接取得することには困難を伴うが、比較的取得が容易な分化した体細胞のエピゲノム情報を用い、これに分子系統解析を応用することで、問題の解決を試みる。
今年度はエピゲノム情報として、クロマチン構造がオープンで活発な遺伝子転写と関連するクロマチンアクセシビリティ情報を用いた解析を行った。公共データベースから利用可能なマウス血球系細胞のクロマチンアクセシビリティ情報に基づき、1) 系統解析により細胞の分岐過程を推定し、2) 推定された樹形に基づき祖先節にあたる分化途中の細胞の状態の推定を試みた。得られた結果を既知の情報と比較し、推定結果の検証を行った。
その結果、1) 既知の細胞の分岐過程を部分的に再構成ができることが示された。2) 分化途中の前駆細胞のクロマチンアクセシビリティ状態の推定については、高い特異度で予測が可能であった一方、感度は低い結果となった。このことはクロマチンアクセシビリティが発現状態と密接に関わりダイナミックに変化するために、前駆細胞特異的な状態を推定しにくく偽陰性が多いことを反映していると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
DNAメチル化やヒストン修飾と同様に、クロマチンアクセシビリティ情報についても、分子系統解析に基づいて一定程度、細胞の分岐過程やエピゲノム変遷過程の推定が可能なことを示すことができた。結果は論文にまとめ投稿し、現在査読中である。今年度はまず細胞集団由来のデータを用いて解析を行ったが、単一細胞由来のデータについても現在同様に解析中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、細胞の分岐過程に関する研究が進んでおり、また分化途中の前駆細胞の単離も可能でそれらのエピゲノム情報が取得可能な血球系細胞を材料に用いた。今後は、線虫やオルガノイドのサンプルなど、分化過程が既知の材料についても対象を広げていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
