Transcriptome analysis of radiation-induced genomic instability

• Project/Area Number: 22K12377
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63020:Radiation influence-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 鈴木 啓司 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 准教授 (00196809)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 放射線 / シングルセル / ゲノム / 不安定性

Outline of Research at the Start

放射線被ばくが発がんの誘因になる事は広く知られているが、その分子メカニズムの全貌は未解明のままである。放射線照射のゲノム影響の最大の特長は、DNA二重鎖切断の生成を介したゲノム欠失の誘発である。特に、数Mbにもおよぶ大規模なゲノム欠失は、ゲノム高次構造を大きく変化させる事から、潜在的不安定染色体部位として子孫細胞に伝播され、遅延的なゲノム不安定性に関連することを証明する。

Outline of Annual Research Achievements

放射線被ばくが発がんの誘因になる事は広く知られているが、その分子メカニズムの全貌は未解明のままである。放射線照射のゲノム影響の最大の特長は、DNA二重鎖切断の生成を介したゲノム欠失の誘発である。特に、数Mbにもおよぶ大規模なゲノム欠失は、ゲノム高次構造を大きく変化させる事から、潜在的不安定染色体部位として子孫細胞に伝播され、遅延的なゲノム不安定性に関連するが、その発がんにおける意義は明確ではない。そこで本研究では、『放射線誘発ゲノム欠失によるランダムなゲノム高次構造の変化が、核内のクロマチン状態を変化させて遺伝子発現制御を撹乱し、不均質な遺伝子発現プロファイルを持つヘテロ細胞集団を生成し、これが向増殖性クローン進化の駆動力になる』、との仮説を提唱し、具体的には、『放射線照射生存細胞が不均質な遺伝子発現プロファイルを持つヘテロ細胞集団を生成する』に焦点を当て、正常ヒト甲状腺濾胞由来培養細胞を用いて、最新のシングルセル解析技術の進展を踏まえ、放射線照射生存細胞において、シングルセルRNAシーケンス(scRNA-seq)を実施し、遺伝子発現プロファイルをもとにしたクラスタリングにより遺伝子発現擾乱を検証し、クローン進化につながるような発がん関連遺伝子発現の事実を立証することを目的とした。
令和5年度には、正常ヒト甲状腺濾胞細胞に、6 Gyのγ線(137Cs由来、線量率:1 Gy/分)を照射し、シングルセル由来の細胞集団よりRNAを抽出し、RNA-seq用の標本として調整した。さらに、クローン化された細胞集団は、約20回の細胞分裂を予想されるため、細胞分裂を経て伝播する変異を特定する目的で、ゲノムDNAも合わせ抽出し、全ゲノムシーケンス（WGS）用の標本としても調整を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

令和5年度は、本研究計画立案当初の予定に従い順調に研究が進んでいることから、おおむね順調に進展しているとした。

Strategy for Future Research Activity

今後は、調整したRNA標本を用いて、polyAを有するmRNAを捕捉し、cDNAに変換した後に増幅して、ゲノム標本とともにシーケンス解析に供する。