Imaging genomic analysis for deciphering cell and brain individuality

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality
• Project/Area Number: 16H06531
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: Go Yasuhiro 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任准教授 (50377123)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: 個性 / シングルセル / ゲノム / 細胞 / 脳 / 疾患モデル / 霊長類 / 精神疾患

Outline of Final Research Achievements

We performed sequence analysis of genes related to human neuropsychiatric disorders in macaque monkeys and marmosets to identify individuals and families with loss-of-function (LoF) mutations. We analyzed 503 and 1281 neuropsychiatric-related genes in 1231 macaque monkeys and 503 marmosets, respectively, and found that 10 genes in macaques and 18 genes in marmosets had LoF mutations in neuropsychiatric-related genes. As part of the development of cellular individuality analysis technology, we established the single-cell RNA-seq analysis system in the autism marmoset model brain and clarified the expression dynamics in the diseased brain at the single-cell level.

Free Research Field

神経ゲノム科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ゲノムや脳が違うことで「個性」が生まれるメカニズムに関しては、科学的な理解がほとんど進んでいない。ゲノムや脳の「個性」が創発されるメカニズム解明に向けたアプローチのひとつとして、精神疾患状態にある脳やその身体の状態を理解し、正常状態との比較を行う方法が考えられる。本研究では、ヒトに代わりヒトに近縁な霊長類を用いて個性や病態と遺伝子・分子の因果律の解明まで踏み込んだ研究を行った。本研究において、霊長類においてもヒトの疾患の多様性と同様な多様性が遺伝子レベル・行動レベルで同定できることを明らかにした。今後のさらに研究を発展させることで、個性や疾患の理解に向けた一助となることが期待される。