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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Characterization of chromatin replication associated with stem cell fate decision

Planned Research

Project AreaMechanisms underlying replication of non-genomic codes that mediate plasticity and robustness for cellular inheritance
Project/Area Number 19H05746
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岩間 厚志  東京大学, 医科学研究所, 教授 (70244126)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 北村 俊雄  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 名誉教授 (20282527)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords造血幹細胞 / 自己複製 / クロマチン高次構造
Outline of Annual Research Achievements

造血幹細胞の細胞分裂により生み出される2つの娘細胞の細胞形質と高次クロマチン構造をペアとして1細胞解析することで、造血幹細胞の対称分裂と非対称分裂におけるクロマチン高次構造の継承の実態とその細胞形質変化への関わりを解明する。共同研究者の永野はHi-CデータとRNA-seqデータを同じ1細胞から同時取得するための新技術を開発した。この新技術を用い、造血幹細胞の娘細胞ペアのHi-Cデータを比較したところ、同じ幹細胞から生み出されたペア同士の染色体テリトリー配列の相関がそれ以外に比べ高い傾向にあることが分かった。娘細胞ペアの1細胞RNA-seq解析では、娘細胞ペアの片方のtranscriptomeが多能性幹細胞より下流の骨髄球系前駆細胞の特徴を示すものが頻度は少ないものの同定された。これは明らかな非対称性分裂を示すペアがあることを示しており、非対称性分裂がある一定頻度で起こっているものと考えられた。すでに若齢造血幹細胞の娘細胞ペアに加えて加齢造血幹細胞の娘細胞ペアのHi-CデータとRNA-seqデータの取得は終了している。今後は両データを統合することにより、造血幹細胞の対称分裂と非対称分裂におけるクロマチン高次構造の継承の実態と明らかにする。分担研究者の北村は、造血器腫瘍で認められるC末端欠失型ASXL1変異(ASXL1-MT)の機能解析を行い、ASXL1-MTノックインマウスでは炎症性マクロファージが増加し、動脈硬化が増悪することを明らかにし、その詳細な機序の解析を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

娘細胞ペアの1細胞RNA-seq解析では、娘細胞ペアの片方のtranscriptomeが多能性幹細胞より下流の骨髄球系前駆細胞の特徴を示すものが頻度は少ないものの同定された。これは明らかな非対称性分裂を示すペアがあることを示しており、非対称性分裂がある一定頻度で起こっていることを示しており、解析系がうまく機能していることが確認された。

Strategy for Future Research Activity

【研究項目1】 造血幹細胞の細胞運命を規定するクロマチン複製様式の同定(岩間)
岩間は、造血幹細胞の細胞分裂により生み出される2つの娘細胞の細胞形質と高次クロマチン構造をペアとして1細胞解析することで、造血幹細胞の対称分裂と非対称分裂におけるクロマチン高次構造の継承の実態とその細胞形質変化への関わりを解明する。娘細胞ペアの1細胞RNA-seq解析データをHi-Cデータから得られる高次クロマチン構造と統合して解析を進める。また、加齢マウスの造血幹細胞を用いた娘細胞ペアの解析も実施する。
【研究項目2】 非ゲノム情報調節因子ASXL1 によるクロマチン複製制御機構の解明(北村・岩間)
分担研究者の北村は、造血器腫瘍で認められるC末端欠失型ASXL1変異(ASXL1-MT)の機能解析を行い、ASXL1-MTによるエピゲノム異常と造血幹細胞機能異常・造血腫瘍発症への関与を明らかにする。

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] McGill University(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      McGill University
  • [Int'l Joint Research] Marseille University(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Marseille University
  • [Int'l Joint Research] Oxford University(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Oxford University
  • [Journal Article] Epigenetic memories inscribed in chromatin accessibility in aged hematopoietic stem cells.2022

    • Author(s)
      Itokawa N, Oshima M, Koide S, Takayama N, Kuribayashi W, Nakajima-Takagi Y, Aoyama K, Yamazaki S, Yamaguchi K, Furukawa Y, Eto K, Iwama A.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 2691

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30440-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] YAP1/TAZ activity maintains vascular integrity and organismal survival.2022

    • Author(s)
      Uemura S, Yamashita M, Aoyama K, Yokomizo T, Oshima M, Nishio M, Masuko M, Takizawa J, Sone H, Yamada Y, Suzuki A, and Iwama A.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 619 Pages: 117-123

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.06.050

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High prevalence of myeloid malignancies in progeria with Werner syndrome is associated with p53 insufficiency.2022

    • Author(s)
      Kato H, Maezawa Y, Nishijima D, Iwamoto E, Takeda J, Kanamori T, Yamaga M, Mishina T, Takeda Y, Izumi S, Hino Y, Nishi H, Ishiko J, Takeuchi M, Kaneko H, Koshizaka M, Mimura N, Kuzuya M, Sakaida E, Takemoto M, Shiraishi Y, Miyano S, Ogawa S, Iwama A, Sanada M, Yokote K.
    • Journal Title

      Experimental Hematology

      Volume: 109 Pages: 11-17

    • DOI

      10.1016/j.exphem.2022.02.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unraveling unique features of plasma cell clones in POEMS syndrome by single-cell analysis.2022

    • Author(s)
      Isshiki Y, Oshima M, Mimura N, Kayamori K, Miyamoto-Nagai Y, Seki M, Nakajima-Takagi Y, Kanamori T, Iwamoto E, Muto T, Tsukamoto S, Takeda Y, Ohwada C, Misawa S, Ikeda JI, Sanada M, Kuwabara S, Suzuki Y, Sakaida E, Nakaseko C, Iwama A.
    • Journal Title

      JCI Insight

      Volume: 7 Pages: e151482

    • DOI

      10.1172/jci.insight.151482

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] PCGF1-PRC1 links chromatin repression with DNA replication during hematopoietic cell lineage commitment.2022

    • Author(s)
      4.Takano J, Ito S, Dong Y, Sharif J, Nakajima-Takagi Y, Umeyama T, Han YW, Isono K, Kondo T, Iizuka Y, Miyai T, Mizutani-Koseki Y, Ikegaya M, Sakihara M, Nakayama M, Ohara O, Hasegawa Y, Hashimoto K, Arner E, Klose RJ, Iwama A, Koseki H, and Ikawa T.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 715

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34856-8

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chromatin accessibility in MDS stem and progenitor cells. Symposium “Recent advances in leukemia stem cell research”2022

    • Author(s)
      Iwama A
    • Organizer
      The 84th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
    • Invited
  • [Presentation] 「造血幹細胞特性の加齢変化とエピジェネティックメモリー」シンポジウム「100歳を目指した健康寿命延伸医療の実現」2022

    • Author(s)
      岩間厚志
    • Organizer
      日本心血管作動部質学会
    • Invited
  • [Remarks] 幹細胞分子医学分野ホームページ

    • URL

      https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/molmed/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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