Development of a new functional genomics mothod to perform single-cell enhancer identification

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21407
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Murakawa Yasuhiro 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)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: エンハンサー / シングルセル解析 / 遺伝子発現制御 / ヒトゲノム解析

Outline of Final Research Achievements

Enhancers are one of the key cis-regulatory elements that control gene expression in a cell type-specific manner. To enable enhancer analysis at single-cell level, we established a novel ReapTEC approach. By applying this approach to approximately 500,000 CD4 positive T cells, we profiled the activation states of approximately 70,000 enhancers in over 100 cell types identified. We integrated this enhancer activity map with large-scale human genetic data to provide a systematic functional interpretation of DNA variation associated with autoimmune and infectious diseases.

Free Research Field

ゲノムサイエンス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、１細胞レベルで各々の細胞のエンハンサー活性を解析できる画期的な新技術を確立した。将来的には、ヒトの全身の様々な細胞でのエンハンサーマップを高精細に作成するための基盤技術になりえる。病気SNPやがんゲノム変異の大部分はエンハンサー領域に存在するため、こうしたエンハンサーマップとヒトゲノム解析結果を統合していくことで、ヒトの病気の発症メカニズムの理解に大きく貢献することが期待される。また、これにより新しい治療標的やバイオマーカーが発見される可能性がある。