2022 Fiscal Year Annual Research Report
多能性幹細胞におけるグローバルな遺伝子発現抑制機構の解明
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20K16149
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田夛 祐喜 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 開発研究員 (10746382)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | scRNA-Seq / 多能性幹細胞 / 分化 / 遺伝子発現 / ノックアウトマウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多能性幹細胞（PSC）は非常に重要な細胞資源であり、基礎科学と生物医学の両分野の研究者が注目している。マウスES細胞はナイーブ型PSCに相当し、マウスEpiSC、ヒトESC、ヒトiPSCはプライム型PSCに分類される。これら2つのPSCは様々な点で異なるが、ナイーブからプライムへの移行過程でどのような違いが生まれるのか、あるいは最近報告されたナイーブ、プライム以外のPSCとの関係もまだ不明である。これは、ナイーブからプライムへの移行をin vitroで再現する実験モデル系がないこと、およびプライム型PSCの性状解析が不十分であることが理由と考えられる。
そこで、我々はマウスESCをプライム化したPSC様細胞へ効率的かつ再現性よく変換するin vitroシステムを独自に構築し、Smart-Seq2とシングルセルCAGEという2つのシングルセルトランスクリプトミクス法を用いて、移行過程における細胞状態の動的変化を明らかにした。本研究において、PSC分化の解析における2つの補完的なシングルセル手法の有用性を初めて示した。得られたデータから、この重要な発生転換期に特徴的な変化を示す遺伝子群とエンハンサーの包括的でゲノムワイドなカタログを作成した。
興味深いことに、情報解析により、ナイーブ型PSCとプライム型PSCに加えて、中間的な細胞集団が発見された。そのうちの一つは一過性に出現するもので、驚くべきことに、これらの細胞は遺伝子発現のグローバルな発現抑制状態を示した。興味深いことに、ランダムなX染色体不活性化の開始は、この亜集団の出現と一致した。もう一つの亜集団は、幹細胞株として維持することができ、最近報告された中間的な形質を持つPSCであるformative型幹細胞とは異なることが発現解析より明らかになった。したがって、本研究で発見された幹細胞株は、ナイーブとプライムの中間的な細胞表現型を持つ新規多能性状態を有していると結論された。
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