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単一細胞multi-omicsによるシンギュラリティー細胞同定技術の開発

公募研究

研究領域シンギュラリティ生物学
研究課題/領域番号 19H05425
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 複合領域
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) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワードRNA-seq / 単一細胞解析 / シンギュラリティ / ChIL-seq / シンギュラリティー
研究開始時の研究の概要

組織中で希少細胞として存在すると考えられるシンギュラリティー細胞を同定し、計測するうえで重要なのは、特定の細胞が次にどのような運命をたどるのかを単一細胞レベルで「予測」することである。そこで、我々が最近開発した単一細胞レベルのエピゲノム解析手法であるChIL-seqとmRNA-seqを同一細胞内で行うscChILA-seq (single cell ChIL+RNA-seq)の開発を行い、骨格筋幹細胞中に存在するシンギュラリティー細胞の同定を目指す。

研究実績の概要

組織中で希少細胞として存在すると考えられるシンギュラリティ細胞を同定し、計測するうえで重要なのは、特定の細胞が次にどのような運命をたどるのかを単一細胞レベルで「予測」することである。将来の転写の遺伝子発現の予測は、転写活性化あるいは抑制を誘導するヒストン修飾や転写因子、さらに転写状態を反映する活性化RNAポリメラーゼの結合状態をクロマチン免疫沈降法(ChIP)によりゲノムワイドに評価する(ChIP-seq)ことで理論的には十分可能であることが示されている。そこで、我々が最近開発した単一細胞レベルのエピゲノム解析手法であるChILseqとmRNA-seqを同一細胞内で行うscChILA-seq (single cell ChIL+RNAseq)の開発を行い、骨格筋幹細胞中に存在するシンギュラリティ細胞の同定を目指す。これまでに1000細胞で活性型ヒストン修飾マーカーであるH3K4me3に対するChILA-seqを行い、骨格筋芽細胞C2C12の未分化細胞と分化細胞(分化誘導後72時間)のデータ取得に成功している。今年度は、さらに1細胞解析へ向けたプロトコル開発を進めた。scRNA-seqは技術的に確立されたプロトコルが多数存在しており、特別な技術開発を必要としないことから、ChIL-seqの1細胞解析技術(scChIL-seq)の開発を進め、scRNA-seqとの融合を図った。細胞内でscRNA-seqとscChIL-seqを同時にライブラリー化するために、反応を行う順番などの検討を行い、パイロット版を開発し学会等で発表した。今後、論文化を進めていく予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (3件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Genome-wide analysis of chromatin structure changes upon MyoD binding in proliferative myoblasts during the cell cycle2021

    • 著者名/発表者名
      Wu Qianmei、Fujii Takeru、Harada Akihito、Tomimatsu Kosuke、Miyawaki-Kuwakado Atsuko、Fujita Masatoshi、Maehara Kazumitsu、Ohkawa Yasuyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: - 号: 6 ページ: 653-661

    • DOI

      10.1093/jb/mvab001

    • NAID

      40022687719

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subnuclear gene positioning through lamina association affects copper tolerance2020

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Yuki、Sato Mayuko、Sato Yoshikatsu、Harada Akihito、Suzuki Takamasa、Goto Chieko、Tamura Kentaro、Toyooka Kiminori、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki、Hara-Nishimura Ikuko、Takagi Shingo、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 5914-5914

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19621-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells2020

    • 著者名/発表者名
      Ochiai Hiroshi、Hayashi Tetsutaro、Umeda Mana、Yoshimura Mika、Harada Akihito、Shimizu Yukiko、Nakano Kenta、Saitoh Noriko、Liu Zhe、Yamamoto Takashi、Okamura Tadashi、Ohkawa Yasuyuki、Kimura Hiroshi、Nikaido Itoshi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 6 号: 25

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaz6699

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input.2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Handa, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Shoko Sato, Masaru Nakao, Naoki Goto, Hitoshi Kurumizaka, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura.
    • 雑誌名

      Nat Protoc.

      巻: 15 号: 10 ページ: 3334-3360

    • DOI

      10.1038/s41596-020-0375-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromatin-bound CRM1 recruits SET-Nup214 and NPM1c onto HOX clusters causing aberrant HOX expression in leukemia cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Oka M, Mura S, Otani M, Miyamoto Y, Nogami J, Maehara K, Harada A, Tachibana T, Yoneda Y, Ohkawa Y
    • 雑誌名

      Elife

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.46667

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sustained expression of HeyL is critical for the proliferation of muscle stem cells in overloaded muscle.2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuda S, Kaneshige A, Kaji T, Noguchi YT, Takemoto Y, Zhang L, Tsujikawa K, Kokubo H, Uezumi A, Maehara K, Harada A, Ohkawa Y, Fukada SI.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/elife.48284

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Biochemical analysis of nucleosome targeting by Tn5 transposase2019

    • 著者名/発表者名
      Sato S, Arimura Y, Kujirai T, Harada A, Maehara K, Nogami J, Ohkawa Y, Kurumizaka H.
    • 雑誌名

      Open Biol.

      巻: 9 号: 8 ページ: 190116-190116

    • DOI

      10.1098/rsob.190116

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ChIL法による単一細胞エピゲノムプロファイリング.2020

    • 著者名/発表者名
      原田 哲仁, 前原 一満, 半田 哲也, 木村 宏 , 大川恭行
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 組織切片を用いたエピゲノム解析2020

    • 著者名/発表者名
      原田 哲仁, 前原 一満, 田中 かおり, 半田 哲也, 木村 宏, 大川 恭行
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヒストンH3バリアントの選択的取り込みによる組織特異的な遺伝子発現制御2019

    • 著者名/発表者名
      原田 哲仁, 小松 哲郎, 前原 一満, 近藤 友佳理, 田中 かおり, 桑門 温子, 佐藤 優子, 木村 宏, 林 克彦, 小野 悠介, 竹本 龍也, 胡桃坂 仁志, 大川 恭行
    • 学会等名
      第47回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 1細胞エピゲノム解析技術開発の最前線2021

    • 著者名/発表者名
      大川 恭行,原田 哲仁,前原 一満
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社 週刊医学のあゆみ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 骨格筋研究のための最先端解析技術.2020

    • 著者名/発表者名
      原田 哲仁,大川 恭行
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      羊土社 実験医学
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] シングルセルでのエピゲノム情報の計測技術.2020

    • 著者名/発表者名
      原田 哲仁,大川 恭行
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      羊土社 実験医学
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 実験医学2019

    • 著者名/発表者名
      クロマチン挿入標識法(ChIL)による単一細胞エピゲノム解析
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 対象核酸の塩基配列を1細胞レベルで並列に検出する方法2020

    • 発明者名
      大川 恭行、原田哲仁
    • 権利者名
      国立大学法人九州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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