１細胞解像度を有したプラナリア全RNAアトラスの創出

• 研究課題/領域番号: 20K20457
• 補助金の研究課題番号: 19H05544 (2019)
• 研究種目: 挑戦的研究(開拓)
• 配分区分: 基金 (2020); 補助金 (2019)
• 審査区分: 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 林 哲太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (70745413)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 1細胞RNAシーケンス / プラナリア / 全能性幹細胞 / 非ポリA型RNA / 全RNAアトラス / トータルRNAシーケンス / rRNA除去 / １細胞RNAシーケンス / 非ポリＡ型RNA

研究開始時の研究の概要

プラナリアは成体内に全能性幹細胞を恒常的に維持し、適切なタイミングで適切な場所に細胞分化や組織再生を促す機構をもつ。一方で、ヒトやマウスをはじめとする高等生物にはその様な機構はない。本研究では、新たに１細胞方向性全長トータルRNAシーケンス法を開発することで、プラナリア全RNAアトラスを構築し、全能性幹細胞の維持・分化制御機構に関与する非ポリA型RNAを含んだ遺伝子ネットワークの解明を目指す。本研究において創出されるプラナリア全RNAアトラスは、発生生物学の基礎分野だけでなく、再生医療や臨床研究においても非常に有用な資産となることが期待される。

研究成果の概要

プラナリアの再生能力を司る全能性幹細胞の分子制御メカニズムの全貌は明らかになっていない。特に非翻訳RNAを含む非ポリA型RNAの解析は手付かずのままである。そこで、本研究では、プラナリア全RNAアトラスの構築及び全能性幹細胞の維持・分化制御機構に関与する非ポリA型長鎖非翻訳RNAの遺伝子ネットワークの解明を目指し、新規に１細胞方向性全長トータルRNA-seq法の開発を行った。その結果、既存のどの手法よりも高感度なShin-RamDA-seq法の開発に成功した。Shin-RamDA-seq法を用いてプラナリア細胞を解析したところ、全能性幹細胞に特異的に発現する新規転写物の検出に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したShin-RamDA-seq法は、モデル生物だけでなく非モデル生物にも応用できる手法であるため、１細胞RNA-seq技術として大きなブレークスルーとなっただけでなく、様々な生物の全RNAアトラスの創出に貢献できると期待される。非モデル生物の全RNAアトラスは個々の生物の基礎研究への寄与のみならず、生物固有のRNA配列情報からRNAを標的とした創薬や新規マーカーによる診断などに繋がることが期待される。また、プラナリアで初めての非ポリA型長鎖非翻訳RNAの網羅的解析が実現したことで、今後、その幹細胞制御メカニズムが明らかになれば、再生医療への貢献も期待される。