細胞競合における細胞間相互作用を計測するための空間オミクス技術開発

• 研究領域: 競合的コミュニケーションから迫る多細胞生命システムの自律性
• 研究課題/領域番号: 21H05292
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 原田 哲仁 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60596823)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 88,010千円 (直接経費: 67,700千円、間接経費: 20,310千円); 2024年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2023年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2022年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2021年度: 31,590千円 (直接経費: 24,300千円、間接経費: 7,290千円)
• キーワード: 空間オミクス / 細胞競合 / マルチオミクス

研究開始時の研究の概要

細胞競合は細胞間の相互作用を介した細胞排除現象であり、多細胞生命システムが自身の構造や機能を最適化する「自律性」を生み出す要の一つであると考えられる。細胞競合のプロセスを完全に理解するには、、細胞集団内の細胞間にわずかな性質の差を細胞間の時空間的な相互作用と遺伝子発現・シグナル変化を単一細胞レベルで定量的に解析する必要がある。そこで本研究では、これまでに開発した独自の空間オミクス解析技術を基盤として、細胞競合における細胞間相互作用を計測するための新たな空間マルチオミクス技術の開発と独自空間オミクス技術を駆使し、本領域内の細胞競合の分子基盤と多細胞生命システムの自律性生成原理の理解に迫る。

研究実績の概要

細胞競合は細胞間の相互作用を介した細胞排除現象であり、多細胞生命システムが自身の構造や機能を最適化する「自律性」を生み出す要の一つであると考えられる。細胞競合のプロセスを完全に理解するには、細胞集団内の細胞間にわずかな性質の差を細胞間の時空間的な相互作用と遺伝子発現・シグナル変化を単一細 胞レベルで定量的に解析する必要がある。そこで本研究では、これまでに開発した独自の空間オミクス解析技術を基盤として、細胞競合における細胞間相互作用を計測するための新たな空間マルチオミクス技術の開発と独自空間オミクス技術を駆使し、本領域内の細胞競合の分子基盤と多細胞生命システムの自律性生成原理の理解を目指す。本年度は、本領域で対象となる組織や細胞の形態や状態の違いに適した空間トランスクリプトーム解析のプロトコル改変を進めた結果、いくつかの生物種でのプロトコルを開発した。また、空間トランスクリプトーム解析、空間エピゲノム解析に加えて、空間プロテオミクスを加えた空間マルチオミクスの可能性を検討した。その結果、試薬の入れ替えにより切り離しが可能な小分子化合物をリンカーとして、蛍光色素を抗体に結合させたPrecise Emission Canceling Antibodiesプローブを作製した。本プローブを用いて、100種類以上の空間プロテオミクス解析を達成し、論文公開を行った。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

研究計画に従って進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] Production of a Monoclonal Antibody for Histone H2b Isoform H2b3b (2024)
  • 著者名/発表者名: Egashira Saki、Tachibana Taro、Nakamura Mako、Ohkawa Yasuyuki、Harada Akihito
  • 雑誌名: Monoclonal Antibodies in Immunodiagnosis and Immunotherapy 巻: 43 号: 2 ページ: 75-80
  • DOI: 10.1089/mab.2023.0025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Precise immunofluorescence canceling for highly multiplexed imaging capturing specific cell state (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomimatsu Kosuke、Fujii Takeru、Bise Ryoma、Hosoda Kazufumi、Taniguchi Yosuke、Ochiai Hiroshi、Ohishi Hiroaki、Ando Kanta、Minami Ryoma、Tanaka Kaori、Tachibana Taro、Mori Seiichi、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Nagasaki Masao、Uchida Seiichi、Kimura Hiroshi、Narita Masashi、Ohkawa Yasuyuki
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2023.10.17.561810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FOXK1 promotes nonalcoholic fatty liver disease by mediating mTORC1-dependent inhibition of hepatic fatty acid oxidation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujinuma S, Nakatsumi H, Shimizu H, Sugiyama S, Harada A, Goya T, Tanaka M, Kohjima M, Takahashi M, Izumi Y, Yagi M, Kang D, Kaneko M, Shigeta M, Bamba T, Ohkawa Y, Nakayama KI*.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 42(5) 号: 5 ページ: 112530-112530
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112530
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Photo-isolation chemistry for high-resolution and deep spatial transcriptome with mouse tissue sections (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda Mizuki、Kimura Ryuichi、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Tanaka Kaori、Ohkawa Yasuyuki、Oki Shinya
  • 雑誌名: STAR Protocols 巻: 3 号: 2 ページ: 101346-101346
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101346
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Uterus-specific transcriptional regulation underlies eggshell pigment production in Japanese quail. (2021)
  • 著者名/発表者名: 1.Ishishita S, Kitahara S, Takahashi M, Iwasaki S, Tatsumoto S, Hara I, Kaneko Y, Kinoshita K, Yamaguchi K, Harada A, Ohmori Y, Ohkawa Y, Go Y, Shigenobu S, Matsuda Y, Suzuki T.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 17
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recent advances in single-cell epigenomics. (2021)
  • 著者名/発表者名: 2.Harada A, Kimura H, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Curr Opin Struct Biol. 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling population size independent tissue epigenomes by ChIL-seq with single thin sections. (2021)
  • 著者名/発表者名: 3.Maehara K, Tomimatsu K, Harada A, Tanaka K, Sato S, Fukuoka M, Okada S, Handa T, Kurumizaka H, Saitoh N, Kimura H, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Mol Syst Biol. 巻: 17
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 単一細胞マルチエピゲノム解析による分化過程のクロマチンダイナミクスの可視化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁、藤井健、前原一満、木村宏、大川恭行
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞状態のダイナミクスを解析する空間マルチオミクス技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁、富松 航佑
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] High-throughput single cell multi-epigenomic profiling using chromatin integration labelling-sequence (2023)
  • 著者名/発表者名: Akihito Harada, Takeru Fujii, Kazumitsu Maehara, Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Cell Symposia | The Conceptual Power of Single Cell Biology 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞状態変化を計測するためのマルチオミクス技術開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁、富松航佑
  • 学会等名: 第16回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 単一細胞エピゲノム解析を用いたクロマチンマッピングによるゲノム機能の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁, 藤井健, 前原一満, 木村宏, 大川恭行
  • 学会等名: 第45回分子生物学会
• [学会発表] 単一細胞エピゲノム解析によるゲノム動作原理の理解 (2022)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁
  • 学会等名: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] 組織特異的な遺伝子発現機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁
  • 学会等名: 筑波大学TARAセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ChIL法による単一細胞マルチオミクスプロファイリング (2021)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenomic lineage tracing toward the understanding acquisition of tissue-specific gene expression profile (2021)
  • 著者名/発表者名: 原田哲仁
  • 学会等名: ＩＭＳセミナー
  • 招待講演
• [図書] Precision Medicine (2023)
  • 著者名/発表者名: 富松 航佑, 原田 哲仁
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 北隆館
• [図書] 生体の科学 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁, 富松 航佑, 武 千メイ, 大川 恭行
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 公益財団法人金原一郎記念医学医療振興財団・医学書院
• [図書] 月刊細胞 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁，大川 恭行
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ニューサイエンス社
• [図書] Journal of Japanese Biochemical Society (2021)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁，大川 恭行
  • 出版者: 日本生化学会
• [備考] 九州大学 トランスクリプトミクス分野ホームページ
  • URL: https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/