Study for the regulation of exit from quiescent self-renewing programs in human hematopoietic stem cells by chromatin looping factor, CTCF

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K08705
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Takayama Naoya 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (10584229)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 基彦 東京大学, 医科学研究所, 助教 (70506287)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 造血幹細胞 / エピゲノム / クロマチン / 静止期制御

Outline of Final Research Achievements

Verification of the difference between long-term hematopoietic stem cells (HSC) and short-term hematopoietic stem cells immediately after losing self-renewal ability is important for elucidating the mechanism of self-renewal ability. In this study, we clarified the following points.(1) From analysis by HiC/ATAC/RNA sequencing, we identified chromatin loops to which CTCF binds and the genes involved in the transition from quiescent to active phases of human hematopoietic stem cells.(2) Most of these chromatin loops repress transcription, and contain genes related to cell cycle, metabolism, interferon signaling, etc.(3) Focusing on these genes, we obtained results that stemness is maintained by IFN-independent interferon signals.

Free Research Field

幹細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高い自己複製能を持つ造血幹細胞は、造血幹細胞移植など再生医療へ広く応用可能であるが、深刻なドナー不足は解決の目処がたっていない。その解決策として、HSC固有の能力である自己複製機構を正しく理解し、自己複製能を維持したまま増幅できる培養系の確立が必要である。
本研究では、ヒト造血幹細胞の自己複製能に直結する静止期離脱機構にCTCFを介したゲノムの3次元構造の変化が必須であること、さらにCTCFによる静止期離脱、増幅開始にインターフェロンシグナルが重要であることを明らかにした。