RNA motionによる細胞間相互作用の時空間的理解への挑戦

• Project/Area Number: 22K16131
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53020:Cardiology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 愛巳 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任研究員 (60832045)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 心不全 / RNA motion / singlecell-RNA-seq

Outline of Research at the Start

経時的なsingle cell RNA-seqのデータから、数理モデルを用いて、心臓内の全ての細胞を同一空間、同一時間軸に配置し、3Dアニメーションを作成する。これを、RNA motionと名付けた。
全ての生命現象は、細胞間相互作用なくしては成立しない。多細胞間相互作用とそのダイナミクスの研究は、生命現象の本質に迫る研究と考えられる。ただ、この研究は多くの細胞の挙動が同時多発的に関与しているため、それらを俯瞰的に解釈することは、非常に難しい。
本研究では、圧負荷心不全モデルマウスの心臓の各種細胞のデータを統合し、3Dアニメーションを用いて4次元で表現することで、複雑な生命現象の理解に挑戦する。

Outline of Annual Research Achievements

RNA-motionの作成に必要なRNA-seqのデータをとった。具体的には、マウス圧負荷心不全モデルの心筋細胞RNA-seqのデータを、時系列で解析した。2次元上での解析（UMAP）ではあるが、圧負荷開始後、２週後で、1細胞遺伝子発現プロファイルは、大幅に変化し、その後４週後では、圧負荷開始前に近づく結果であった。本圧負荷モデルでは、4週後は、非代償期である。非代償期で、心機能が落ちているにも関わらず、圧負荷2週後より、正常に近いプロファイルであったという結果は、圧負荷４週後の変化が、正常に近い、というよりは、圧負荷２週後の変化が、あまりにも変化が大きいため、相対的に正常に近づいているように見えているのではないか、と考えている。今後更なる解析を進め、UMAPの3次元化を目指すとともに、病態理解も進めていく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

概ね順調に経過しており、必要なデータは揃った。今後は、解析手法の開発を進めていく。

Strategy for Future Research Activity

既存のソフトの組み合わせや、一部改良を行い、RNA-seqデータの3次元化、さらには、時間軸のデータも統合し、RNA-motionの確立を目指す。