非破壊的に生細胞のトランスクリプトームの経時変化を追跡する技術の開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K19275
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大川 恭行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: トランスクリプトーム / ライブセル / 系譜追跡技術

Outline of Annual Research Achievements

個体の表現型は、発生、分化により成立し、老化や死に至る崩壊までダイナミックに変化する。トランスクリプトーム解析は、変化する表現型解析において最も状態を反映する情報としてこれまで汎用されてきた。一方で、現在のトランスクリプトーム解析は、細胞を破壊しRNAを抽出する必要があるため、同一の細胞の変化を追跡することはできない。すなわち、トランスクリプトームに基づく表現型の変化は集団を用いた統計的な推測であり、実追跡に基づいた解析はほとんどなされていない。そこで、本研究では、細胞が分泌するエクソソームに含まれる微量なRNAと内在性のRNAが相関する独自の先行知見に基づき、生細胞の非破壊的RNAseq法を開発を進めた。培養細胞C2C12マウス筋芽細胞は5日間の分化刺激条件の下、形態的およびトランスクリプトーム変化を経て分化する。既に蓄積している本細胞を用いた多くのトランスクリプトーム解析データを活かして、ライブセルRNAseq法の樹立を進めた。細胞の分化刺激後、培養上清からエクソソーム分画を回収し、分画ごとのRNAseqを行った。RNAseqは全RNAを解析するtotal RNAseq法で行い、内在性のRNAを用いたRNAseqデータと比較し、相関性を検証した。またC2C12細胞以外にマウスES細胞、K562細胞を用いて多角的な検証を行った。
更に、単一細胞レベルでのライブセルRNAseq法の開発を進めた。C2C12マウス筋芽細胞をモデルとして開発を行い、エクソソームを個別に解析する技術開発の原理実証に成功した。細胞一つ当たり1000個のエクソソームが分泌されるため、10xとした単一細胞トランスクリプトーム解析プラットフォームでは単一エクソソーム解析は不可能である。そこで、空間オミクス技術の着想より網羅的な解析法を確立した。現在論文投稿準備中である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定に沿って、データ取得を進めており当初の計画通りに進展している。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Design and implementation of a hybrid cloud system for large-scale human genomic research. (2023)
  • Author(s): Masao Nagasaki, Yayoi Sekiya, Akihiro Asakura, Ryo Teraoka, Ryoko Otokozawa, Hiroki Hashimoto, Takahisa Kawaguchi, Keiichiro Fukazawa, Yuichi Inadomi, Ken T Murata, Yasuyuki Ohkawa, Izumi Yamaguchi, Takamichi Mizuhara, Katsushi Tokunaga, Yuji Sekiya, Toshihiro Hanawa, Ryo Yamada, Fumihiko Matsuda.
  • Journal Title: Hum Genome Var. Volume: 10 Pages: 6
  • DOI: 10.1038/s41439-023-00231-2.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration. (2023)
  • Author(s): Moiseeva V, Cisneros A, Sica V, Deryagin O, Lai Y, Jung S, Andres E, An J, Segales J, Ortet L, Lukesova V, Volpe G, Benguria A, Dopazo A, Benitah SA, Urano Y, Del Sol A, Esteban MA, Ohkawa Y, Serrano AL, Perdiguero E, Munoz-Canoves P.
  • Journal Title: Nature Volume: 613 Pages: 169-178
  • DOI: 10.1038/s41586-022-05535-x.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TREAMING-tag system reveals spatiotemporal relationships between transcriptional regulatory factors and transcriptional activity. (2022)
  • Author(s): Hiroaki Ohishi, Seiru Shimada, Satoshi Uchino, Jieru Li, Yuko Sato, Manabu Shintani, Hitoshi Owada, Yasuyuki Ohkawa, Alexandros Pertsinidis, Takashi Yamamoto, Hiroshi Kimura, Hiroshi Ochiai.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 13 Pages: 7672
  • DOI: 10.1038/s41467-022-35286-2.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prostaglandin E2 receptor Ptger4b regulates female-specific peptidergic neurons and female sexual receptivity in medaka. (2022)
  • Author(s): Thomas Fleming, Yukiko Kikuchi, Mikoto Nakajo, Masaya Tachizawa, Tomoaki Inazumi, Soken Tsuchiya, Yukihiko Sugimoto, Daisuke Saito, Mikita Suyama, Yasuyuki Ohkawa, Takashi Baba, Ken-Ichirou Morohashi, Kataaki Okubo.
  • Journal Title: Commun Biol. Volume: 5 Pages: 1215
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04195-x.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Drosophila transcription factor NF-Y suppresses transcription of the lipase 4 gene, a key gene for lipid storage. (2022)
  • Author(s): Yasuhide Yoshioka, Keisuke Anzai, Ryosuke Kowada, Ken Hiratsuka, Teppei Hirayabu, Masashi Yasuda, Yasuyuki Ohkawa, Tetsuya Sato, Mikita Suyama, Hideki Yoshida, Masamitsu Yamaguchi.
  • Journal Title: Exp Cell Res. Volume: 420 Pages: 113307
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2022.113307.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tmsb10 triggers fetal Leydig differentiation by suppressing the RAS/ERK pathway. (2022)
  • Author(s): Miki Inoue, Takashi Baba, Fumiya Takahashi, Miho Terao, Shogo Yanai, Yuichi Shima, Daisuke Saito, Kei Sugihara, Takashi Miura, Shuji Takada, Mikita Suyama, Yasuyuki Ohkawa, Ken-Ichirou Morohashi.
  • Journal Title: Commun Biol. Volume: 5 Pages: 974
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03941-5.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a drug-response gene in multiple myeloma through longitudinal single-cell transcriptome sequencing. (2022)
  • Author(s): Toru Masuda, Shojiro Haji, Yasuhiro Nakashima, Mariko Tsuda, Daisaku Kimura, Akiko Takamatsu, Norifusa Iwahashi, Hironobu Umakoshi, Motoaki Shiratsuchi, Chie Kikutake, Mikita Suyama, Yasuyuki Ohkawa, Yoshihiro Ogawa.
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Pages: 104781
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104781.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Uterus-specific transcriptional regulation underlies eggshell pigment production in Japanese quail. (2022)
  • Author(s): Satoshi Ishishita, Shumpei Kitahara, Mayuko Takahashi, Sakura Iwasaki, Shoji Tatsumoto, Izumi Hara, Yoshiki Kaneko, Keiji Kinoshita, Katsushi Yamaguchi, Akihito Harada, Yasushige Ohmori, Yasuyuki Ohkawa, Yasuhiro Go, Shuji Shigenobu, Yoichi Matsuda, Takayuki Suzuki.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 17 Pages: e0265008
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0265008.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Photo-isolation chemistry for high-resolution and deep spatial transcriptome with mouse tissue sections. (2022)
  • Author(s): Mizuki Honda, Ryuichi Kimura, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Kaori Tanaka, Yasuyuki Ohkawa, Shinya Oki.
  • Journal Title: STAR Protoc. Volume: 3 Pages: 101346
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101346.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A spinal microglia population involved in remitting and relapsing neuropathic pain. (2022)
  • Author(s): Keita Kohno, Ryoji Shirasaka, Kohei Yoshihara, Satsuki Mikuriya, Kaori Tanaka, Keiko Takanami, Kazuhide Inoue, Hirotaka Sakamoto, Yasuyuki Ohkawa, Takahiro Masuda, Makoto Tsuda.
  • Journal Title: Science Volume: 376 Pages: 86-90
  • DOI: 10.1126/science.abf6805.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tenogenic Induction From Induced Pluripotent Stem Cells Unveils the Trajectory Towards Tenocyte Differentiation. (2022)
  • Author(s): Yuki Yoshimoto, Akiyoshi Uezumi, Madoka Ikemoto-Uezumi, Kaori Tanaka, Xinyi Yu, Tamaki Kurosawa, Shinsei Yambe, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa, Yusuke Sotomaru, Chisa Shukunami.
  • Journal Title: Front Cell Dev Biol. Volume: 10 Pages: 780038
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.780038.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct Conversion of Human Endothelial Cells Into Liver Cancer-Forming Cells Using Nonintegrative Episomal Vectors. (2022)
  • Author(s): Takeshi Goya, Kenichi Horisawa, Miyako Udono, Yasuyuki Ohkawa, Yoshihiro Ogawa, Sayaka Sekiya, Atsushi Suzuki.
  • Journal Title: Hepatol Commun. Volume: 6 Pages: 1725-1740
  • DOI: 10.1002/hep4.1911.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 単一細胞マルチオミクスによる骨格筋分化制御機構の解明 (2023)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 第6回運動器と健康研究会
  • Invited
• [Presentation] Spatial multi-omics for understanding chromatin dynamics (2023)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 2023年度高深度オミクスシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] データから変化を取り出す新たな単一細胞解析技術 (2023)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 【富士フイルム】講演
  • Invited
• [Presentation] Single-cell multi-targeted chromatin integration labeling technology for understanding chromatin dynamics (2022)
  • Author(s): Yasuyuki Ohkawa
  • Organizer: CSHA meeting on Integrative Epigenetics in Plants
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 空間オミクス技術によるクロマチン構造制御メカニズムの解明 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会
  • Invited
• [Presentation] 細胞恒常性を担うシグナルと遺伝子発現の制御 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 第16回日本臨床ストレス応答学会
  • Invited
• [Presentation] 高深度解析による全ゲノムレベルの単一細胞オミクスへの挑戦 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: NGS EXPO 2022
  • Invited
• [Presentation] 単一細胞軌跡追跡によるクロマチンダイナミクスの解明 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 2022年度国立遺伝学研究所クロマチン研究会
  • Invited
• [Presentation] Chromatin regulation during skeletal muscle regeneration (2022)
  • Author(s): Yasuyuki Ohkawa
  • Organizer: 第17回生命医科学研究所ネットワーク国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 骨格筋分化のクロマチンダイナミクス (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
  • Invited
• [Presentation] トランスクリプトミクスで迫る細胞分化能 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 大阪大学産業科学研究所セミナー
  • Invited
• [Presentation] Spatial multi-omics for understanding gene expression regulated by cell-cell interaction. (2022)
  • Author(s): Yasuyuki Ohkawa
  • Organizer: Japan-UK Regulation through Chromatin Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 空間オミクスによる骨格筋組織老化機序の解明 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 第8回日本筋学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] クロマチン解析のための新技術開発の現状と今後の展開 (2022)
  • Author(s): 大川恭行
  • Organizer: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Invited
• [Remarks] 九州大学 生体防御医学研究所 トランスクリプトミクス分野HP
  • URL: https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/