Establishment of precision medicine for cardiomyopathy using genome analysis and single cell analysis

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H06566
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 佐藤 真洋 千葉大学, 医学部附属病院, 医員 (10802564)
• Project Period (FY): 2017-08-25 – 2019-03-31
• Keywords: 循環器内科学 / 精密医療

Outline of Annual Research Achievements

本研究は心筋症ゲノム解析、心筋生検1細胞解析に、予後を含めた詳細な臨床情報を統合することにより、新たな心筋症予後予測軸の開発とリスク層別化を確立し、心筋症治療におけるprecision medicineの開発を行うことを目的とする。
疾患解析パネルを用いたゲノム解析により治療反応性の予測可能な遺伝子変異を日本人集団で初めて同定した。
1細胞解析については、心臓組織を1細胞レベルで解析することを目的に1細胞トランスクリプトーム、心臓組織切片を1細胞レベルで1分子RNAを定量する1分子RNA in situ hybridization (smFISH)を確立した。心臓組織は心筋細胞、非心筋細胞で構成される。そこで同手法を心筋細胞だけでなく、非心筋細胞にも応用し成功した。その後バイオインフォマティクスにより心不全進展過程に出現する心筋細胞・非心筋細胞を分類することに成功し心臓組織の恒常性を1細胞レベルで詳細に解析することが可能となった。
さらにヒト心臓組織から1細胞への単離が困難な場合があり1細胞解析が困難な症例もあった。そこで、心臓組織より核抽出を行い、心臓1核解析の確立も行った。フローサイトメトリーを用いて核抽出を行い、1核レベルで全遺伝子発現量を定量する1核トランスクリプトーム(single nucleus RNA sequencing)の確立に成功した。ゲノム解析、1細胞解析、1核解析を統合し心筋症予後予測に応用することに取り組んでいる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] High-throughput single-molecule RNA imaging analysis reveals heterogeneous responses of cardiomyocytes to hemodynamic overload (2019)
  • Author(s): Satoh M、Nomura S、Harada M、Yamaguchi T、Ko T、Sumida T、Toko H、Naito AT.、Takeda N、Tobita T、Fujita T、Ito M、Fujita K、Ishizuka M、Kariya T、Akazawa H、Kobayashi Y、Morita H、Takimoto E、Aburatani H、Komuro I
  • Journal Title: Journal of Molecular and Cellular Cardiology Volume: 128 Pages: 77～89
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2018.12.018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cardiomyocyte gene programs encoding morphological and functional signatures in cardiac hypertrophy and failure (2018)
  • Author(s): Nomura S、Satoh M、Fujita T、Higo T、Sumida T、Ko T、Yamaguchi T、Tobita T、Naito AT.、Ito M、Fujita K、Harada M、Toko H、Kobayashi Y、Ito K、Takimoto E、Akazawa H、Morita H、Aburatani H、Komuro I
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Pages: 4435
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06639-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Single cell analysis of cardiomyocyte reveals spatial and temporal heterogeneity in heart failure (2018)
  • Author(s): Masahiro Satoh, Seitaro Nomura, Takanori Fujita, Toshiyuki Ko, Takashige Tobita, Kanna Fujita, Masamichi Ito, Hirotaka Ieki, Shintaro Yamada, Bo Zhang, Xiaohui Tian, Yoshio Kobayashi, Hiroyuki Aburatani, Issei Komuro
  • Organizer: 第2回日本循環器学会基礎研究フォーラム
• [Presentation] High-throughput single-molecule RNA imaging analysis reveals spatial heterogeneity in heart failure (2018)
  • Author(s): Masahiro Satoh, Seitaro Nomura, Takanori Fujita, Toshiyuki Ko, Takashige Tobita, Masamichi Ito, Kanna Fujita, Hiroyuki Aburatani, Yoshio Kobayashi, Issei Komuro
  • Organizer: The 32nd European Society of Cardiology (ESC) Congress, Munich, Germany
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Marked Decreased Myocardial Washout Rate of 123I-BMIPP is a Crucial Index in Diagnosing Triglyceride Deposit Cardiomyovasculopathy. (2018)
  • Author(s): Satoh M, Miyauchi H, Mori N, Iimori T, Sawada K, Kuwabawa Y, Hirano K, Kobayashi Y.
  • Organizer: The 91st American Heart Association (AHA) Scientific Sessions in Chicago
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single cell analysis of cardiomyocyte reveals spatial and temporal heterogeneity in heart failure (2018)
  • Author(s): Masahiro Satoh, Seitaro Nomura, Takanori Fujita, Toshiyuki Ko, Takashige Tobita, Masamichi Ito, Kanna Fujita, Hiroyuki Aburatani, Yoshio Kobayashi, Issei Komuro
  • Organizer: 第22回日本心不全学会
• [Remarks] シングルセル解析と機械学習により心不全発症のメカニズムを解明
  • URL: https://www.genome.rcast.u-tokyo.ac.jp/3939
• [Remarks] シングルセル解析と1分子RNA FISHにより心不全進展過程の空間情報を解明
  • URL: https://www.genome.rcast.u-tokyo.ac.jp/3995
• [Remarks] シングルセル解析と機械学習により心不全において心筋細胞が 肥大化・不全化するメカニズムを解明
  • URL: https://www.rcast.u-tokyo.ac.jp/ja/news/release/181030.html
• [Remarks] シングルセル解析と機械学習により心不全において心筋細胞が肥大化・不全化するメカニズムを解明
  • URL: http://www.h.u-tokyo.ac.jp/press/press_archives/20181030.html
• [Remarks] シングルセル解析と AI により心不全発症のメカニズムを解明
  • URL: http://www.j-circ.or.jp/topics/pr20181031.pdf