| Project/Area Number |
22K16131
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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 53020:Cardiology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥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)
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| Keywords | RNA motion / single cell RNA-seq / 心不全 / singlecell-RNA-seq |
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| 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。
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| Outline of Annual Research Achievements |
圧負荷モデルマウスの心筋細胞single cell RNA-seqのデータを統合し解析を行った。時系列のsingle cell データを用いることで、pseud timeではなく、実際の時間の流れに沿った、実際の変化を観察することができた。具体的には、圧負荷１週から２週の間では、pathway解析の結果、O X P H O S関連の遺伝子群が、著明に上昇していた。更に、圧負荷2週から4週の間では、pathway解析の結果、抗酸化ストレス関連の遺伝子群が、著明に上昇していた。このことから、圧負荷開始後は、O X P H O Sをこれまで以上に亢進させ、心収縮力を保とうとするも、それが持続すると、R O Sが蓄積し、酸化ストレス応答が引き起こされるようになったと考える。このことは、大動脈弁狭窄症が慢性的に進行する過程あるいは高血圧性心不全が進行する過程で心筋細胞に起きている変化と共通している可能性があると考えられた。心不全患者では、ミトコンドリアが膨化し、クリステの構造が壊れることが知られているが、本研究において見出された、圧負荷によってミトコンドリアにおけるOXPHOSの持続的かつ過剰な亢進によって、ROSが大量発生し、抗酸化ストレス応答が起きるという結果が、心不全患者におけるミトコンドリアダメージの原因の一つとして、関連している可能性が考えられた。今後は、非心筋細胞における変化と関連づけて、これらの及ぼす影響が心臓全体に、どういった働いていくかを明らかにしていきたい。
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