Analysis of aged hematopoietic stem cells with miRNA switches

• Project/Area Number: 22K20628
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: Ono Hiroki 京都大学, iPS細胞研究所, 特定研究員 (50966075)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 造血幹細胞 / 老化 / miRNA / 合成生物学 / 翻訳制御

Outline of Research at the Start

造血幹細胞は、自己複製能や分化指向性の異なる画分からなる不均一な細胞集団である。申請者はこれまで、細胞内在性マーカー分子の発現を検知して任意の遺伝子の発現を制御可能な人工mRNA「RNAスイッチ」を用いて、不均一な細胞集団を細分化し、個々の画分の機能を解析してきた。本研究では、RNAスイッチを用いて、細胞内在性マーカー分子を指標に老化造血幹細胞を細分化して機能解析を行うことで、老化造血幹細胞を構成する画分の全容解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated microRNAs (miRNAs) associated with hematopoietic stem cell (HSC) aging. First, we collected HSCs from young and aged mice, and identified miRNAs differentially expressed between young and aged mouse HSCs through comprehensive expression analysis of miRNAs using a next-generation sequencer. Next, we attempted to visualize and compare the heterogeneity of miRNA activity in young and aged mouse HSCs using miRNA-responsive synthetic mRNAs, miRNA switches. As a result, we found several miRNAs that showed differences in expression level and activity between young and aged mouse HSCs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでHSCの老化に伴うmiRNAの変化については不明点が多かった。本研究では、miRNAが細胞種や細胞の状態の指標となることに着目し、老化とともに変動するmiRNAによって定義されるHSC亜分画の性質を理解することを目指した。
あらゆる血液細胞の源であるHSCの移植は、疾患等により破綻した造血系・免疫系を再構築できることから、種々の血液疾患に対する治療法として確立されている。本研究の成果は、miRNAを操作することで、老化により低下したHSCの機能を回復させたり、miRNAを指標として老化HSC集団の中から比較的機能の高い細胞を選別したりする技術への応用が期待できる。