Unveiling epigenetic alteration during aging of hematopoietic stem cells and its inducing factors contributing to the inflammaging

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22618
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0701:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Nakanishi Mio 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70534353)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 幹細胞老化 / 分化バイアス / クロマチン解析 / 次世代シーケンシング

Outline of Final Research Achievements

This study has aimed to unveil mechanisms underlying aging of hematopoietic stem cells (HSCs) that is mainly contributing to the imflammaging. To this end, I established new assay for epigenetic analysis and analyzed age-depending change in genome-wide localization of active- and repressive histone marks and regulators of higher-order chromatin structure. As a result, I found changes in histone modifications occured specifically in genes related to aged HSC phenotypes (e.g. myeloid bias and increased HSC number). Furthermore, the results implied a link between these specific epigenetic alterations and differentiation-related transcription factors whose expression levels are decreased from basal to undetectable levels during HSC aging. These achievements in this study open a path to future anti-aging medicine targeting somatic stem cells.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、従来の1/1000の細胞数での解析を可能にする新規解析法を確立する事により、組織幹細胞のような希少細胞におけるクロマチン変化の網羅的解析を可能にした。これによって老化HSCの特徴であるミエロイド球への分化の偏り・細胞死減少と関連する遺伝子における活性型ヒストンの増加など、先行研究では検出できなかった幹細胞老化をもたらす主要な原因としてのHSCの領域特異的なエピジェネティック変化を明らかにした。さらにこのような変化を抑止する潜在的なターゲットとして複数の分化関連転写因子を同定した。本研究の成果は将来の組織幹細胞をターゲットとした抗老化医療へと道を拓くものである。