非破壊的に生細胞のトランスクリプトームの経時変化を追跡する技術の開発

• 研究課題/領域番号: 22K19275
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 大川 恭行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: トランスクリプトーム / ライブセル / 系譜追跡技術

研究開始時の研究の概要

細胞は、エクソソームと呼ばれる細胞外分泌小胞を産生する。特に、エクソソームは細胞質の様々な物質を含んでおり微量にRNAを含有していることが知られているが、その解明はほとんど進んでいない。我々は先行知見を基に、細胞外のエクソソームに含まれる極微量のRNAを安定的に解析する手法を確立することで生細胞の非破壊的RNAseq法を開発する。培養細胞レベルで細胞集団の解析をする手法を開発し、更に個々の細胞をバーコード技術で識別し、分泌した個々のエクソソームを単一エクソソームRNA解析することで、単一細胞レベルのライブセルRNAseq法の開発を行う。

研究成果の概要

個体の表現型は、発生、分化により成立し、老化や死に至る崩壊までダイナミックに変化する。トランスクリプトーム解析は、変化する表現型解析において最も 状態を反映する情報としてこれまで汎用されてきた。一方で、現在のトランスクリプトーム解析は、細胞を破壊しRNAを抽出する必要があるため、同一の細胞の 変化を追跡することはできない。そこで、本研究では、細胞が分泌するエクソソームに含まれる微量なRNAと内在性のRNAが相関する独自の先行知見に基づき、生細胞の非破壊的 RNAseq法の開発を進めた。プロジェクトを順調に終え、さまざまな検体による応用をすすめている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究が基盤とする技術は微量RNA操作技術である。現在単一細胞トランスクリプトームが注目を浴びる中、その多くはキット化された商用プラットフォームに依存しており汎用的な反面、微量RNAを操作する場面を研究者から奪っている一面が存在する。本研究が行うごく少量のRNAを扱う基礎技術のプロトコール化と普及は次の新たな解析技術の基盤となる基礎研究能力の喪失を防ぎ、今後のニーズに即した研究基盤の強化につながると考えている。

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] Genome-wide ATAC-see screening identifies TFDP1 as a modulator of global chromatin accessibility (2024)
  • 著者名/発表者名: Ishii Satoko、Kakizuka Taishi、Park Sung-Joon、Tagawa Ayako、Sanbo Chiaki、Tanabe Hideyuki、Ohkawa Yasuyuki、Nakanishi Mahito、Nakai Kenta、Miyanari Yusuke
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 56 号: 3 ページ: 473-482
  • DOI: 10.1038/s41588-024-01658-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide mapping and cryo-EM structural analyses of the overlapping tri-nucleosome composed of hexasome-hexasome-octasome moieties (2024)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Masahiro、Fujii Takeru、Tanaka Hiroki、Maehara Kazumitsu、Morishima Ken、Shimizu Masahiro、Kobayashi Yuki、Nozawa Kayo、Takizawa Yoshimasa、Sugiyama Masaaki、Ohkawa Yasuyuki、Kurumizaka Hitoshi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 7 号: 1 ページ: 61-61
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05694-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] Cryo-EM and biochemical analyses of the nucleosome containing the human histone H3 variant H3.8 (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirai Seiya、Kujirai Tomoya、Akatsu Munetaka、Ogasawara Mitsuo、Ehara Haruhiko、Sekine Shun-ichi、Ohkawa Yasuyuki、Takizawa Yoshimasa、Kurumizaka Hitoshi
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 174 号: 6 ページ: 549-559
  • DOI: 10.1093/jb/mvad069
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phase-separated nuclear bodies of nucleoporin fusions promote condensation of MLL1/CRM1 and rearrangement of 3D genome structure (2023)
  • 著者名/発表者名: Oka Masahiro、Otani Mayumi、Miyamoto Yoichi、Oshima Rieko、Adachi Jun、Tomonaga Takeshi、Asally Munehiro、Nagaoka Yuya、Tanaka Kaori、Toyoda Atsushi、Ichikawa Kazuki、Morishita Shinichi、Isono Kyoichi、Koseki Haruhiko、Nakato Ryuichiro、Ohkawa Yasuyuki、Yoneda Yoshihiro
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 42 号: 8 ページ: 112884-112884
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112884
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] Design and implementation of a hybrid cloud system for large-scale human genomic research. (2023)
  • 著者名/発表者名: Masao Nagasaki, Yayoi Sekiya, Akihiro Asakura, Ryo Teraoka, Ryoko Otokozawa, Hiroki Hashimoto, Takahisa Kawaguchi, Keiichiro Fukazawa, Yuichi Inadomi, Ken T Murata, Yasuyuki Ohkawa, Izumi Yamaguchi, Takamichi Mizuhara, Katsushi Tokunaga, Yuji Sekiya, Toshihiro Hanawa, Ryo Yamada, Fumihiko Matsuda.
  • 雑誌名: Hum Genome Var. 巻: 10 号: 1 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1038/s41439-023-00231-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration. (2023)
  • 著者名/発表者名: Moiseeva V, Cisneros A, Sica V, Deryagin O, Lai Y, Jung S, Andres E, An J, Segales J, Ortet L, Lukesova V, Volpe G, Benguria A, Dopazo A, Benitah SA, Urano Y, Del Sol A, Esteban MA, Ohkawa Y, Serrano AL, Perdiguero E, Munoz-Canoves P.
  • 雑誌名: Nature 巻: 613 号: 7942 ページ: 169-178
  • DOI: 10.1038/s41586-022-05535-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] STREAMING-tag system reveals spatiotemporal relationships between transcriptional regulatory factors and transcriptional activity (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohishi Hiroaki、Shimada Seiru、Uchino Satoshi、Li Jieru、Sato Yuko、Shintani Manabu、Owada Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki、Pertsinidis Alexandros、Yamamoto Takashi、Kimura Hiroshi、Ochiai Hiroshi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 7672-7672
  • DOI: 10.1038/s41467-022-35286-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prostaglandin E2 receptor Ptger4b regulates female-specific peptidergic neurons and female sexual receptivity in medaka (2022)
  • 著者名/発表者名: Fleming Thomas、Kikuchi Yukiko、Nakajo Mikoto、Tachizawa Masaya、Inazumi Tomoaki、Tsuchiya Soken、Sugimoto Yukihiko、Saito Daisuke、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Baba Takashi、Morohashi Ken-ichirou、Okubo Kataaki
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 1215-1215
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04195-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Drosophila transcription factor NF-Y suppresses transcription of the lipase 4 gene, a key gene for lipid storage. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Yoshioka, Keisuke Anzai, Ryosuke Kowada, Ken Hiratsuka, Teppei Hirayabu, Masashi Yasuda, Yasuyuki Ohkawa, Tetsuya Sato, Mikita Suyama, Hideki Yoshida, Masamitsu Yamaguchi.
  • 雑誌名: Exp Cell Res. 巻: 420 号: 1 ページ: 113307-113307
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2022.113307
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tmsb10 triggers fetal Leydig differentiation by suppressing the RAS/ERK pathway. (2022)
  • 著者名/発表者名: Miki Inoue, Takashi Baba, Fumiya Takahashi, Miho Terao, Shogo Yanai, Yuichi Shima, Daisuke Saito, Kei Sugihara, Takashi Miura, Shuji Takada, Mikita Suyama, Yasuyuki Ohkawa, Ken-Ichirou Morohashi.
  • 雑誌名: Commun Biol. 巻: 5 号: 1 ページ: 974-974
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03941-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a drug-response gene in multiple myeloma through longitudinal single-cell transcriptome sequencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Masuda Toru、Haji Shojiro、Nakashima Yasuhiro、Tsuda Mariko、Kimura Daisaku、Takamatsu Akiko、Iwahashi Norifusa、Umakoshi Hironobu、Shiratsuchi Motoaki、Kikutake Chie、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Ogawa Yoshihiro
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 8 ページ: 104781-104781
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104781
  • 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 (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishishita Satoshi、Kitahara Shumpei、Takahashi Mayuko、Iwasaki Sakura、Tatsumoto Shoji、Hara Izumi、Kaneko Yoshiki、Kinoshita Keiji、Yamaguchi Katsushi、Harada Akihito、Ohmori Yasushige、Ohkawa Yasuyuki、Go Yasuhiro、Shigenobu Shuji、Matsuda Yoichi、Suzuki Takayuki
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 3 ページ: 0265008-0265008
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0265008
  • 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] A spinal microglia population involved in remitting and relapsing neuropathic pain (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohno Keita、Shirasaka Ryoji、Yoshihara Kohei、Mikuriya Satsuki、Tanaka Kaori、Takanami Keiko、Inoue Kazuhide、Sakamoto Hirotaka、Ohkawa Yasuyuki、Masuda Takahiro、Tsuda Makoto
  • 雑誌名: Science 巻: 376 号: 6588 ページ: 86-90
  • DOI: 10.1126/science.abf6805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tenogenic Induction From Induced Pluripotent Stem Cells Unveils the Trajectory Towards Tenocyte Differentiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto Yuki、Uezumi Akiyoshi、Ikemoto-Uezumi Madoka、Tanaka Kaori、Yu Xinyi、Kurosawa Tamaki、Yambe Shinsei、Maehara Kazumitsu、Ohkawa Yasuyuki、Sotomaru Yusuke、Shukunami Chisa
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 10 ページ: 780038-780038
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.780038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct Conversion of Human Endothelial Cells Into Liver Cancer-Forming Cells Using Nonintegrative Episomal Vectors. (2022)
  • 著者名/発表者名: Goya T, Horisawa K, Udono M, Ohkawa Y, Ogawa Y, Sekiya S, Suzuki A.
  • 雑誌名: Hepatol Commun. 巻: - 号: 7 ページ: 1725-1740
  • DOI: 10.1002/hep4.1911
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 連続免疫染色法による高解像度空間オミクスの開発 (2024)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: ゲノム創薬・創発フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 組織形成を理解するための単一細胞マルチオミクスの開発 (2024)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 創薬医学講座
  • 招待講演
• [学会発表] 組織形成を理解するための単一細胞マルチオミクスの開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田 哲仁、富松航佑、藤井健、大川恭行
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Developing single-cell multi-omics to understand tissue formation (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: サルコペニア研究会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Comprehensive Analysis of Signal Transduction Activation Pathways through Sequential Immunostaining (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Single Cell Genomics Conference 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 遺伝子発現制御を包括的に解析する技術の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 2023年度国立遺伝学研究所クロマチン研究会（NIG-JOINT）
  • 招待講演
• [学会発表] 組織形成を理解するための単一細胞マルチオミクスの開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 奈良県立医科大学講演
  • 招待講演
• [学会発表] トランスクリプトミクスによる筋再生過程の高深度解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第9回日本筋学会学術集会/第10回筋ジストロフィー医療研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 組織形成を理解するための単一細胞マルチオミクスの開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 生物科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Development of spatial multi-omics for understanding skeletal muscle aging (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: 1st Symposium on "Skeletal muscle cells in Growth and Disease"
  • 国際学会
• [学会発表] 単一細胞マルチオミクスによる骨格筋分化制御機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第6回運動器と健康研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Spatial multi-omics for understanding chromatin dynamics (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 2023年度高深度オミクスシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] データから変化を取り出す新たな単一細胞解析技術 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 【富士フイルム】講演
  • 招待講演
• [学会発表] Single-cell multi-targeted chromatin integration labeling technology for understanding chromatin dynamics (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: CSHA meeting on Integrative Epigenetics in Plants
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 空間オミクス技術によるクロマチン構造制御メカニズムの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞恒常性を担うシグナルと遺伝子発現の制御 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第16回日本臨床ストレス応答学会
  • 招待講演
• [学会発表] 高深度解析による全ゲノムレベルの単一細胞オミクスへの挑戦 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: NGS EXPO 2022
  • 招待講演
• [学会発表] 単一細胞軌跡追跡によるクロマチンダイナミクスの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 2022年度国立遺伝学研究所クロマチン研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Chromatin regulation during skeletal muscle regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: 第17回生命医科学研究所ネットワーク国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 骨格筋分化のクロマチンダイナミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 日本遺伝学会第94回大会
  • 招待講演
• [学会発表] トランスクリプトミクスで迫る細胞分化能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 大阪大学産業科学研究所セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Spatial multi-omics for understanding gene expression regulated by cell-cell interaction. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Japan-UK Regulation through Chromatin Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 空間オミクスによる骨格筋組織老化機序の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第8回日本筋学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] クロマチン解析のための新技術開発の現状と今後の展開 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 招待講演
• [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] 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
• [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/
• [備考] 九州大学 生体防御医学研究所 トランスクリプトミクス分野HP
  • URL: https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/