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2019 Fiscal Year Annual Research Report

単一細胞multi-omicsによるシンギュラリティー細胞同定技術の開発

Publicly Offered Research

Project AreaSingularity biology
Project/Area Number 19H05425
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

原田 哲仁  九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (60596823)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
KeywordsChIL-seq / 単一細胞解析 / シンギュラリティ
Outline of Annual Research Achievements

組織中で希少細胞として存在すると考えられるシンギュラリティ細胞を同定し、計測するうえで重要なのは、特定の細胞が次にどのような運命をたどるのかを単一細胞レベルで「予測」することである。将来の転写の遺伝子発現の予測は、転写活性化あるいは抑制を誘導するヒストン修飾や転写因子、さらに転写状態を反映する活性化RNAポリメラーゼの結合状態をクロマチン免疫沈降法(ChIP)によりゲノムワイドに評価する(ChIP-seq)ことで理論的には十分可能であることが示されている。そこで、我々が最近開発した単一細胞レベルのエピゲノム解析手法であるChILseqとmRNA-seqを同一細胞内で行うscChILA-seq (single cell ChIL+RNA-seq)の開発を行い、骨格筋幹細胞中に存在するシンギュラリティ細胞の同定を目指す。これまでに免疫染色法をベースとして細胞を非破壊的に任意の抗体が反応した周囲のゲノム上のDNA配列を同定する技術としてChIL-seq法を開発した。先行研究としてATAC-seqとRNA-seqを同時取得するscCAR-seqが報告されている。scCAR-seqで採用されているin cell reverse-transcription後にChILを行うことでChILA-seqが可能か条件検討を行った。1000細胞で活性型ヒストン修飾マーカーであるH3K4me3に対するChILA-seqを行ったところ、骨格筋芽細胞C2C12の未分化細胞と分化細胞(分化誘導後72時間)のChILA-seqデータをIGVで可視化したところ、分化細胞でMyog遺伝子(骨格筋遺伝子: SKM gene)の転写(3’RNA-seq)とH3K4me3の上昇が確認された。また、両細胞で発現が高いActb遺伝子と発現が低いNeurod6遺伝子についても期待通りの結果を得ていた。このことから、原理的には可能であるため、C2C12細胞の細胞数を段階的に減らし単一細胞への実用化を目指した。その結果、ハイスループット化させた1細胞ChIL-Seqのパイロット版の立ち上げ特許の出願を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初予定のChIL-Seqのハイスループット化を進めておりおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

RNA-Seqとの融合を進めChILA-Seqの実装を目指す

  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Chromatin-bound CRM1 recruits SET-Nup214 and NPM1c onto HOX clusters causing aberrant HOX expression in leukemia cells.2019

    • Author(s)
      Oka M, Mura S, Otani M, Miyamoto Y, Nogami J, Maehara K, Harada A, Tachibana T, Yoneda Y, Ohkawa Y.
    • Journal Title

      Elife

      Volume: 8 Pages: pii: e46667

    • DOI

      doi: 10.7554/eLife.46667.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sustained expression of HeyL is critical for the proliferation of muscle stem cells in overloaded muscle.2019

    • Author(s)
      Fukuda S, Kaneshige A, Kaji T, Noguchi YT, Takemoto Y, Zhang L, Tsujikawa K, Kokubo H, Uezumi A, Maehara K, Harada A, Ohkawa Y, Fukada SI.
    • Journal Title

      Elife

      Volume: 8 Pages: pii: e48284

    • DOI

      doi: 10.7554/eLife.48284.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biochemical analysis of nucleosome targeting by Tn5 transposase.2019

    • Author(s)
      Sato S, Arimura Y, Kujirai T, Harada A, Maehara K, Nogami J, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
    • Journal Title

      Open Biol.

      Volume: 9 Pages: 190116

    • DOI

      doi: 10.1098/rsob.190116.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 組織切片を用いたエピゲノム解析2020

    • Author(s)
      原田 哲仁, 前原 一満, 田中 かおり, 半田 哲也, 木村 宏, 大川 恭行
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [Presentation] ヒストンH3バリアントの選択的取り込みによる組織特異的な遺伝子発現制御2019

    • Author(s)
      原田 哲仁, 小松 哲郎, 前原 一満, 近藤 友佳理, 田中 かおり, 桑門 温子, 佐藤 優子, 木村 宏, 林 克彦, 小野 悠介, 竹本 龍也, 胡桃坂 仁志, 大川 恭行
    • Organizer
      第47回日本分子生物学会年会
  • [Book] 実験医学2019

    • Author(s)
      クロマチン挿入標識法(ChIL)による単一細胞エピゲノム解析
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      羊土社
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 対象核酸の塩基配列を1細胞レベルで並列に検出する方法2020

    • Inventor(s)
      大川 恭行、原田哲仁
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人九州大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-017027

URL: 

Published: 2021-01-27  

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