2023 Fiscal Year Research-status Report
Gene Regulatory Nework Analysis within lving single cell including osteoclast
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23K15736
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡田 寛之 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10883481)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 破骨細胞 / 1細胞内解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1細胞内解析技術iSCseqを洗練させた。細胞内遺伝子発現情報を網羅的に解読することで、1細胞内には複数の遺伝子発現パターンを内在できること、さらには複数の分化段階を許容できることが明らかになった。
シングルセル解析の公共データを用いた統合解析を行った結果、破骨細胞のサブセット同定に成功した。より骨吸収能が高いサブセットは、生理的な骨の中には存在しないが、骨腫瘍やがん骨転移など病的な骨破壊が進む場所には存在することを明らかにした。さらに、ネットワーク解析の結果、破骨細胞分化と融合を切り分けて議論することが可能になった。融合の初期の段階では、分化経路に乗らない細胞成分が含まれることが明らかになった。これまで1方向に細胞の分化は進むと考えられてきたが、多核細胞の分化・融合は、複雑な進行を辿ることが初めて明らかとなった。また、骨腫瘍、がん骨転移部において、なぜ病的骨破壊が起こるのか、新しく同定した破骨細胞のサブセットが一因と考えられた。
iSCseq法は、生きた細胞の遺伝子発現を捉える技術として、国際的認知度も上昇しつつある。一方で必須の機器であるSS2000は、東京大学学内に未設置であり、研究環境の整備が必要な状況は改善できていない。また、1細胞分画ごとのライブラリ調整およびシーケンスにかかるコスト削減の必要など、課題も残されている。研究をさらに飛躍させるためには、共同研究先との関係性を維持しつつ、研究内容のアピール、アウトリーチ活動も必須と考えている。さらなる支援を必要としている状況である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究成果は、ハーバード大学との国際共同研究で進めた。すでに国内外の学会シンポジウム研究会で複数報告し、エキスパートとの議論を通して、さらに理論を深めた。iSCseq論文は、bioRxivで結果はすでに公開しており、2024.4.1現在13kを超えるアクセス数を得ており、iSCseqが世界に普及していることを示す結果となっている。
さらに解析技術については、Practical Compass of single cell RNA-seq.として、Curr Osteporos Res誌にアクセプトされた。
学会発表は国内国外とも積極的に行った。American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR) annual meeting 2023; Cold Spring Harbour Laboratory Meeting "Single Cell Analyses" 2023; Gordon Research Conference "Bones and Teeth" 2024; AGBT 2024にて、国際学会, 口演発表を行った。Cell Bio 2023, Discover BMB by ASBMB 2024での国際学会, ポスター発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
iSCseq論文は、一流国際誌に投稿し、査読を受けているところであり、本年度中にpublicationに至ることが期待される。2024年度も国内国際学会での発表を行い、普及に努める。ハーバード大学歯学部との国際共同研究を継続し、iSCseq projectの次の国際共同研究成果をまとめるべく、現在尽力しているところである。
iSCseqによって骨を壊す破骨細胞が成り立つメカニズムとして、融合・多核化に関わる細胞の順序への糸口が見えた。同手法の拡張として、まさに細胞融合を起こしている現場を捉えるなどが考えられる。iSCseq法に必須の機器であるSS2000（Yokogawa）は資金不足のため調達できていない。申請者がJSTなどの大型予算へのアプライを継続する、後進の育成などアウトリーチ活動を行うなど、研究を邁進するための環境整備も合わせて行っていく所存である。
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| Causes of Carryover |
本年度途中に、急遽Spatial Transcriptomicsが私たちの実験対象にも応用可能な技術になりました。そこで実験計画を見直した結果、次年度に計画を上回る支出が必要な見込みとなりました。当初計画とは異なり本年度は他予算での運用で研究を遂行し、次年度の大型出費に備えることにしました。研究は順調に進んでおり、合目的的研究費の執行ができていると評価しています。よろしくご配慮ください。
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[Journal Article] Advancing single cell technology: iSCseq drives living subcellular transcriptomic profiling in osteoimmune diversity2024
Author(s)
Okada H, Terui Y, Seki M, Terashima A, Tani S, Motooka D, Kanazawa S, Hosonuma M, Miyahara J, Makabe K, Omata Y, Onodera S, Yano F, Kajiya H, Gori F, Saito T, Okabe K, Suzuki Y, Baron R, Chung UI, Tanaka S, Hojo H.
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Journal Title
bioRxiv
Volume: -
Pages: -
DOI
Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Inclusive Living Subcellular Sequencing by iSCseq Rendering Physical, Physiological and Pathological Features in Osteoclast Diversity.2024
Author(s)
H. Okada, Y. Terui, Y. Omata, M. Seki, S. Tani, A. Terashima, S. Kanazawa, M. Hosonuma, J. Miyahara, K. Makabe, S. Onodera, F. Yano, H. Kajiya, F. Gori, T. Saito, K. Okabe, Y. Suzuki, R. Baron, U. Chung, S. Tanaka, H. Hojo.
Organizer
Gordon Research Conference “Bones and Teeth” 2024
Int'l Joint Research
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[Presentation] Inclusive living subcellular sequencing spotlights physical physiological and human pathological features in osteoimmune diversity.2024
Author(s)
Hiroyuki Okada, Yuta Terui, Asuka Terashima, Masahide Seki, Sanshiro Kanazawa, Francesca Gori, Taku Saito, Yutaka Suzuki, Roland Baron, Ung-il Chung, Sakae Tanaka, Hironori Hojo.
Organizer
AGBT 2024
Int'l Joint Research
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[Presentation] 破骨細胞のデジタルハック; シングルセルを超えてサブセルラーへ2023
Author(s)
岡田 寛之, 照井 悠太, 小俣 康徳, 関 真秀, 谷 彰一郎, 宮原 潤也, 真壁 健太, 寺島 明日香, 金澤 三四朗, 細沼 雅弘, 矢野 文子, 小野寺 晶子, 鍛治屋 浩, 斎藤 琢, 鈴木 穣, 岡部 幸司, Roland Baron, 田中 栄, 鄭 雄一, 北條 宏徳
Organizer
第8回日本骨免疫学会
Invited
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[Presentation] 運動器発のサブセルラーシーケンスで細胞生物学の常識に挑む2023
Author(s)
岡田 寛之, 照井 悠太, 小俣 康徳, 関 真秀, 谷 彰一郎, 宮原 潤也, 真壁 健太, 寺島 明日香, 金澤 三四朗, 細沼 雅弘, 矢野 文子, 小野寺 晶子, 鍛治屋 浩, 斎藤 琢, 鈴木 穣, 岡部 幸司, Roland Baron, 田中 栄, 鄭 雄一, 北條 宏徳
Organizer
第41回日本骨代謝学会
Invited
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[Presentation] Interventional and integrative subcellular sequencing (i2scseq) clarifies the multi differentiation stages embedded inside mature osteoclast2023
Author(s)
Hiroyuki Okada *, Yuta Terui , Yasunori Omata, Masahide Seki , Shoichiro Tani, Junya Miyahara, Kenta Makabe, Asuka Terashima, Sanshiro Kanazawa, Masahiro Hosonuma, Shoko Onodera, Fumiko Yano, Hiroshi Kajiya, Taku Saito, Yutaka Suzuki, Koji Okabe, Roland Baron, Sakae Tanaka, Ung-il Chung, Hironori Hojo.
Organizer
ASBMR
Int'l Joint Research
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[Presentation] 1生細胞内シーケンスで多核巨細胞の遺伝子発現制御に挑む2023
Author(s)
岡田 寛之, 照井 悠太, 小俣 康徳, 関 真秀, 谷 彰一郎, 宮原 潤也, 真壁 健太, 寺島 明日香, 金澤 三四朗, 細沼 雅弘, 矢野 文子, 小野寺 晶子, 鍛治屋 浩, 斎藤 琢, 鈴木 穣, 岡部 幸司, Roland Baron, 田中 栄, 鄭 雄一, 北條 宏徳
Organizer
第96回日本生化学会
Invited
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[Presentation] Subcellular sampling and sequencing by iSCseq connects transcriptomics with morphological, physical, and physiological findings in osteoimmunology.2023
Author(s)
Hiroyuki Okada *, Yuta Terui , Yasunori Omata, Masahide Seki , Shoichiro Tani, Junya Miyahara, Kenta Makabe, Asuka Terashima, Sanshiro Kanazawa, Masahiro Hosonuma, Shoko Onodera, Fumiko Yano, Hiroshi Kajiya, Taku Saito, Yutaka Suzuki, Koji Okabe, Roland Baron, Sakae Tanaka, Ung-il Chung, Hironori Hojo.
Organizer
Cold Spring Harbor Laboratory Meeting “Single Cell Analyses 2023”
Int'l Joint Research
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[Presentation] Subcellular sequencing connects transcriptomics with physical and physiological findings.2023
Author(s)
H. Okada, Y. Terui, Y. Omata, M. Seki, S. Tani, A. Terashima, S. Kanazawa, M. Hosonuma, J. Miyahara, K. Makabe, S. Onodera, F. Yano, H. Kajiya, F. Gori, T. Saito, K. Okabe, Y. Suzuki, R. Baron, U. Chung, S. Tanaka, H. Hojo.
Organizer
Cell Bio 2023
Int'l Joint Research
