| 研究課題/領域番号 |
21H02381
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分42030:動物生命科学関連
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
西野 光一郎 宮崎大学, 農学部, 教授 (90508144)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | ヒトiPS細胞 / 分化指向性 / DNAメチル化 / 心筋分化 / オミクスデータ / エピジェネティクス / 機械学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
心筋細胞分化をin vitroで再現し、そのメカニズムを解明するツールとしてiPS細胞は極めて有用である。しかし、一方でヒトiPS細胞の分化指向性の問題が最も顕著に現れるのが心筋細胞への分化である。心筋細胞の発生、分化メカニズムを詳細に解明するためには細胞内分子ネットワークを包括的に解析、評価することが必要である。本研究では、心筋分化に関わる細胞内ネットワークの解析に機械学習を活用する。我々が所有する多数のヒトiPS細胞株から機械学習に用いる多様で良質なデータを取得し、これら膨大なデータと機械学習を組み合わせることにより、心筋細胞の発生、分化メカニズムの分子ネットワークを解き明かす。
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| 研究実績の概要 |
ヒト心筋発生を研究する上でiPS細胞は有用なツールであるが、一方でヒトiPS細胞は変化を受けやすい特性を持ち、同一細胞株にもかかわらず異なる施設間で特性が変化する事例は多く報告されている。それ故ヒトiPS細胞の分化指向性を解析し、その制御の解明は重要な課題である。
本研究では、多数の未分化ヒトiPS細胞から得られる網羅的DNAメチル化データ、遺伝子発現データによるマルチオミクス解析から未分化状態のヒトiPS細胞における心筋細胞分化の阻害となる因子と細胞内分子ネットワークの同定を進めた。
本年度は昨年度までに取得した未分化状態時のヒトiPS細胞の網羅的DNAメチル化データと、さらに同一サンブルにおける心筋細胞分化誘導を行い取得した各株の分化効率実測値データを用いてin silico解析を行った。その結果、心筋への分化誘導効率に相関する6ヶ所のDNAメチル化可変領域の同定に成功した。6ヶ所のDNAメチル化可変領域の内、3ヶ所は遺伝子座に位置していたが、この3つの遺伝子発現量と心筋分化効率に有意な関連は認められなかった。次にDNAメチル化可変領域6ヶ所について未分化iPS細胞とiPS細胞由来心筋細胞のクロマチン構造の比較解析を行った。その結果、遺伝子発現にかかわらず、いくつかの領域で特徴的なクロマチン構造の変化を見出した。以上の結果から未分化ヒトiPS細胞から心筋へ分化の過程では本研究で同定したDNAメチル化可変領域の正常なクロマチン構造の維持が重要であり、これらのゲノム領域の異常なエピジェネティック状態が心筋細胞への分化を阻害することが示唆された。本研究で同定したDNAメチル化可変領域のDNAメチル化状態の評価は、未分化ヒトiPS細胞の心筋分化能を予測する新たなバイオマーカーとしての応用が期待できる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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