次世代エピゲノム解析技術の開発とその応用

• 研究領域: 代謝アダプテーションのトランスオミクス解析
• 研究課題/領域番号: 17H06305
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 伊藤 隆司 九州大学, 医学研究院, 教授 (90201326)
• 研究分担者: 梅山 大地 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 研究員 (30706370) ; 荒木 啓充 九州大学, 経済学研究院, 助教 (60572823)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 127,270千円 (直接経費: 97,900千円、間接経費: 29,370千円); 2021年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2020年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2019年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2018年度: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円); 2017年度: 29,380千円 (直接経費: 22,600千円、間接経費: 6,780千円)
• キーワード: DNAメチル化 / ゲノムフットプリンティング / セルフリーDNA / DNAメチル化酵素 / エピゲノム / PBAT / TACSライゲーション / cfDNA / DNMT / ヒストン修飾 / ロングリード / DMS-seq / 独立成分分析 / PBAT-seq / 長鎖シーケンシング / 長鎖DNAシーケンシング / DamID / クロマチン / エピジェネティクス / ゲノムフットプリント

研究成果の概要

トランスオミクスにおいて重要なエピゲノム解析技術の高感度化および多重化に取り組み、独自のTACSライゲーションを開発してメチローム解析技術PBATを高度化するとともに、新規in vivoゲノムフットプリント法DMS-seqを開発した。更に、TACSライゲーションを利用して非定型的DNA構造に富む新規セルフリーDNAを発見した。また多重エピゲノム解析技術開発の基盤となる新規DNAメチル化酵素を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

全ゲノムバイサルファイトシーケンシングにおいて有数の実績を残してきたPBAT法が新技術TACSライゲーションの開発によって更に高度化されて支援に活用されたことによって、メチローム解析を含む多彩な研究が数多く促進された。更に新規ゲノムフットプリント法の開発により、エピゲノム解析手法のレパートリーが拡がった。また長らく見落とされてきた新規クラスの発見によって、血中セルフリーDNAの全貌を明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] University of British Columbia(カナダ)
• [国際共同研究] University of British Columbia(カナダ)
• [雑誌論文] Short single-stranded DNAs with putative non-canonical structures comprise a new class of plasma cell-free DNA (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisano Osamu、Ito Takashi、Miura Fumihito
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 19 号: 1 ページ: 225-225
  • DOI: 10.1186/s12915-021-01160-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Base-resolution methylomes of gliomas bearing histone H3.3 mutations reveal a G34 mutant-specific signature shared with bone tumors (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Sangatsuda, Fumihito Miura, Hiromitsu Araki, Masahiro Mizoguchi, Nobuhiro Hata, Daisuke Kuga, Ryusuke Hatae, Yojiro Akagi, Takeo Amemiya, Yutaka Fujioka, Yasuhito Arai, Akihiko Yoshida, Tatsuhiro Shibata, Koji Yoshimoto, Koji Iihara & Takashi Ito
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 16162-16162
  • DOI: 10.1038/s41598-020-73116-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly efficient single-stranded DNA ligation technique improves low-input whole-genome bisulfite sequencing by post-bisulfite adaptor tagging. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miura F, Shibata Y, Miura M, Sangatsuda Y, Hisano O, Araki H, Ito T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 47 号: 15 ページ: e85-e85
  • DOI: 10.1093/nar/gkz435
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Base-Resolution Methylome of Retinal Pigment Epithelial Cells Used in the First Trial of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Based Autologous Transplantation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Araki H, Miura F, Watanabe A, Morinaga C, Kitaoka F, Kitano Y, Sakai N, Shibata Y, Terada M, Goto S, Yamanaka S, Takahashi M, Ito T.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 13 号: 4 ページ: 761-774
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2019.08.014
  • NAID: 120006733112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Triazole linking for preparation of a next-generation sequencing library from single-stranded DNA. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura F, Fujino T, Kogashi K, Shibata Y, Miura M, Isobe H, Ito T
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 46
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DMS-seq for In Vivo Genome-Wide Mapping of Protein-DNA Interactions and Nucleosome Centers. (2018)
  • 著者名/発表者名: Umeyama T, Ito T
  • 雑誌名: Curr Protoc Mol Biol 巻: 123 号: 1
  • DOI: 10.1002/cpmb.60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-Bisulfite Adaptor Tagging for PCR-Free Whole-Genome Bisulfite Sequencing. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miura F, Ito T
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1708 ページ: 123-136
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7481-8_7
  • ISBN: 9781493974795, 9781493974818
  • 査読あり
• [雑誌論文] DMS-Seq for In Vivo Genome-wide Mapping of Protein-DNA Interactions and Nucleosome Centers. (2017)
  • 著者名/発表者名: Umeyama T, Ito T
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 21 号: 1 ページ: 289-300
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.09.035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 次世代型PBATによる一細胞メチローム解析への挑戦 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤隆司、三浦史仁
  • 学会等名: 第29回日本サイトメトリー学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Novel sequencing methods to read the epigenome (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤隆司
  • 学会等名: 第57回日本生物物理学会
  • 招待講演
• [学会発表] エピゲノムを読み解く：医工連携への期待 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤隆司
  • 学会等名: 第46回日本臨床免疫学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] PBATによる極微量メチロームシーケンシング (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤隆司
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第62回大会
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenome sequencing methods for comprehensive analysis of in vivo protein-DNA interactions and DNA methylation (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ito
  • 学会等名: The 1st International Symposium for Trans-Omics
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 細胞内におけるタンパク質-DNA相互作用の全体像を捉える新しい方法を開発
  • URL: http://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/185