2020 Fiscal Year Annual Research Report
ミクログリアの時空的転写制御変容による脳恒常性機能低下機構の解明
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19H01024
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
樗木 俊聡 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50233200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村川 泰裕 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50765469)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミクログリア / 活性化エンハンサー / NET-CAGE法 / 老化 / アルツハイマー病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではCAGE 法（Cap Analysis Gene Expression法）や、転写性エンハンサーの活性化を高塩基解像度で計測可能なnative elongating transcript-CAGE 法（NET-CAGE 法）を用いて、マウス脳内ミクログリアの遺伝子発現、それらを制御するエンハンサー活性を若齢から老齢まで調べることで、老化に伴う脳内ミクログリアの機能異常誘導メカニズムを明らかにすることを目的とした。昨年度は、1 週齢、8 週齢及び 1 歳齢の解析までであったが、今年度はさらに、1.5歳齢及び 2歳齢のマウス（各々ヒトの 60歳代、80歳代に相当）、さらにアルツハイマー病（AD）モデルマウスからミクログリアを精製して当該解析を行った。その結果、各群のマウスにおいて特徴的に発現する遺伝子群や活性化エンハンサー領域が同定され、同細胞の性状や機能がダイナミックに変容していることが明らかになった。重要な知見として、FANTOM5やENCODE3を含む既存の公開データベースには含まれず、ミクログリアで活性化する新規エンハンサーを約20,000領域同定した。さらにミクログリアのATAC-seq公開データの再解析を行い、我々が同定した活性化エンハンサー領域との統合・比較解析を行った。その結果、従来のATAC-seqで同定したピーク領域は、NET-CAGE 法で同定した領域とは重複しない部分が多く、実際には転写活性がないことが示された。転写活性を持つエンハンサー領域が機能性を持つことが知られていることから、今後注目すべきゲノム領域と考えられる。さらに同定エンハンサー領域がどの遺伝子の発現制御を担うのかを明らかにするため、三次元ゲノム構造解析Hi-C法を行った。その結果、老化やAD特異的に三次元ゲノム構造が変化している領域を検出することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新たに加齢マウス（1.5歳、２歳）やADモデルマウスを解析に加える必要があったため、一部の解析をやり直すことになったが、全てのライフステージデータを得ることができた。また、今回解析に用いたNET-CAGE法、Hi-C法、ATAC-seq公開データでは、全て異なるリファレンスゲノムやマッピングツールを用いていたため、これらを統一するための再解析作業に時間を要したが、最終的に全てのデータを統一することができた。以上の経緯により、研究計画は概ね順調に進行していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、今回同定した老化やアルツハイマー病で活性化するエンハンサー領域を比較することで、転写制御レベルでの老化とアルツハイマー病の違いについて明らかにし、さらにヒトゲノムとの配列保存性を確認し、GWASに登録されている疾患関連SNPsとの統合解析を行うことで、老化やADの発症に関与するエンハンサー領域を探索・抽出する。さらに、当該エンハンサー領域を欠損するマウスを作成予定である。
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