| Project/Area Number |
22K15127
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Toho University (2023)
Aoyama Gakuin University (2022) |
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Principal Investigator |
鹿島 誠 東邦大学, 理学部, 講師 (10780562)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 幹細胞 / プラナリア / 全能性 / 化合物 / スクリーニング / RNA-Seq / ケミカルスクリーニング |
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| Outline of Research at the Start |
プラナリアを含む一部の無脊椎動物では成体多能性幹細胞(aPSC)が維持され、組織恒常性の維持や再生に利用されているが、「aPSCの分子実体」や「成体内でなぜaPSC維持できるのか？」という問いには答えが出ていない。本研究計画では、独自のオミクス解析技術とプラナリアの再生個体用いた大規模なin vivo化合物スクリーニングを行い、aPSCの維持に寄与する化合物の同定を目指す。さらに、同定した化合物の機序を時系列一個体RNA-Seqによって解明していく。最終的には、同定した化合物を利用したaPSC培養系の開発を行い、プラナリアaPSCの同定とその維持に重要な分子基盤の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラナリアを含む一部の無脊椎動物では成体多能性幹細胞(aPSC)が維持され、組織恒常性の維持や再生に利用されているが、「aPSCの分子実体」や「成体内でなぜaPSC維持できるのか？」という問いには答えが出ていない。本研究計画では、独自のオミクス解析技術とプラナリアの再生個体用いた大規模なin vivo化合物スクリーニングを行い、aPSCの維持に寄与する化合物の同定を目指す。さらに、同定した化合物の機序を経時一個体RNA-Seqによって解明していく。最終的には、同定した化合物を利用したaPSC培養系の開発を行い、プラナリアaPSCの同定とその維持に重要な分子基盤の解明を目指す。
プラナリア個体を対象とした化合物スクリーニングを開始し、2940化合物の再生個体に対するスクリーニングの結果、再生不全89種、死亡745種のヒット化合物候補を得ている。RNA-Seqによる薬効評価を開始し、幹細胞の維持促進や分化抑制を行っている可能性がある化合物候補を得ることに成功している。加えて、組織染色による薬効評価のために、化合物暴露によるaPSCの分裂と分化への影響を評価する抗pH3抗体とEdUを用いた実験系のセットアップが完了した。さらに、プラナリアDugesia japonicaの高精度なscRNA-Seqを取得し、データリソースとして公開し、論文化を行った。これにより、本計画でRNA-Seqベース薬効評価で得られる発現変動遺伝子群がどの細胞の数の変化を示唆するのかの解釈が可能となった。
また、プラナリアDugesia japonicaゲノム解読を継続しており、2nの一個体内で数k bp単位のインデルを持つハプロタイムが十種類近く存在することを発見した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究機関の異動及び独立のため、研究進捗に遅れが生じている。
その中でも、昨年度は追加で32のヒット化合物候補に対してRNA-Seqによる薬効評価を行い、幹細胞の維持促進や分化抑制を行っている可能性がある化合物候補を得ている。しかし、様々なマーカー遺伝子の発現がすべて一致して、aPSCの維持促進や分化抑制と解釈できる発現変動をしているわけではなく、RNA-Seqによる薬効評価の課題が見えてきた。そこで、組織染色による薬効評価により、aPSCの分裂・分化を直接評価する方針に変更し、抗pH3抗体とEdUを用いたaPSCの分裂と分化への影響を評価する実験系のセットアップを完了した。
加えて、プラナリアDugesia japonicaゲノム解読を継続しており、2nの一個体内で数k bp単位のインデルを持つハプロタイムが十種類近く存在することを発見した。遺伝子モデルを作成する上で大きな問題であるため、ゲノムの純化とその後のシークエンスによるゲノム解析の必要性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はヒット化合物候補の絞り込みを、RNA-Seqベースではなく組織染色ベースで行い、aPSCの維持促進や分化抑制に寄与する化合物を絞り込んでいく。その後、時系列RNA-Seq解析や制御ネットワーク推定を駆使することで、化合部の作用機序を明らかにする。また、プラナリアDugesia japonicaゲノム解読も並行して進めるために、「有性生殖」あるいは「X線を用いた幹細胞除去個体へのaPSC一細胞移植」によるゲノムの純化とそれに続くゲノムシークエンスを行うことで、ゲノム解読の達成を目指す。そのためにnanoporeシークエンサーによるゲノム解読のノウハウの確立を目指す。
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