位置情報を保持したシンギュラリティ細胞の遺伝子発現測定技術の開発

• 研究領域: シンギュラリティ生物学
• 研究課題/領域番号: 21H00430
• 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): 2021-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2021年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2021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: RNA-seq / 単一細胞解析 / シンギュラリティ

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細胞とその周囲に存在する細胞を単一細胞レベルでプロファイリングすることは、シンギュラリティ細胞が集団として異質な細胞なのか、集団として押し出された結果なのか、その起源を知るうえで必須であると考える。顕微鏡下で観察されたシンギュラリティ細胞を、単一細胞レベルでシンギュラリティ細胞と周辺細胞を同時にラベリングすることで、より精度の高いシンギュラリティ細胞の同定と計測が可能となると考えられるが、これまでにその報告例はない。本提案では、光照射ピッキングによる細胞バーコーディングによるRNA-seq 法の開発とその技術供与を行う。

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解析することである。特に、シンギュラリティ細胞とその周囲に存在する細胞を単一細胞レベルでプロファイリングすることは、シンギュラリティ細胞が集団として異質な細胞なのか、集団として押し出された結果なのか、その起源を知るうえで必須であると考える。顕微鏡下で観察されたシンギュラリティ細胞を、単一細胞レベルでシンギュラリティ細胞と周辺細胞を同時にラベリングすることで、より精度の高いシンギュラリティ細胞の同定と計測が可能となると考えられるが、これまでにその報告例はない。本提案では、光照射ピッキングによる細胞バーコーディングによるRNA-seq 法の開発を進めることを目的としている。研究代表者らは、本技術の根幹となる光照射ピッキング法として、光単離法を開発した。光単離法は、光分解性低分子の一つである6－ニトロピペロニルオキシメチル基（NPOM：6-nitropiperonyloxymethyl）を結合した逆転写プライマーを用いて細胞内で任意の細胞や構造体を光照射により光分解したプライマー由来のRNA情報のみを取得するRNA-seq法であり、少数細胞や核構造体内の転写情報の取得例を示した本法の論文発表を行った。今後は、光単離法を基盤とした細胞バーコーディング手法の開発を順次進める。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [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: Maehara Kazumitsu、Tomimatsu Kosuke、Harada Akihito、Tanaka Kaori、Sato Shoko、Fukuoka Megumi、Okada Seiji、Handa Tetsuya、Kurumizaka Hitoshi、Saitoh Noriko、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki
  • 雑誌名: Molecular Systems Biology 巻: 17 号: 11 ページ: 8934-8946
  • DOI: 10.15252/msb.202110323
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of chromatin structure changes upon MyoD binding in proliferative myoblasts during the cell cycle (2021)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeted inhibition of EPAS1-driven IL-31 production by a small-molecule compound. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamikaseda Y, Uruno T, Kunimura K, Harada A, Saiki K, Oisaki K, Sakata D, Nakahara T, Kido-Nakahara M, Kanai M, Nakamura S, Ohkawa Y, Furue M, Fukui Y.
  • 雑誌名: J Allergy Clin Immunol. 巻: 148 号: 2 ページ: 633-638
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2021.03.029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptome analysis of gene expression changes upon enzymatic dissociation in skeletal myoblasts. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyawaki-Kuwakado A, Wu Q, Harada A, Tomimatsu K, Fujii T, Maehara K, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 26 号: 7 ページ: 530-540
  • DOI: 10.1111/gtc.12870
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-depth spatial transcriptome analysis by photo-isolation chemistry. (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda M, Oki S, Kimura R, Harada A, Maehara K, Tanaka K, Meno C, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 12 号: 1 ページ: 4416-4416
  • DOI: 10.1038/s41467-021-24691-8
  • NAID: 120007141968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromatin structure-dependent histone incorporation revealed by a genome-wide deposition assay (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Tachiwana, Mariko Dacher, Kazumitsu Maehara, Akihito Harada, Yosuke Seto, Ryohei Katayama, Yasuyuki Ohkawa, Hiroshi Kimura, Hitoshi Kurumizaka, Noriko Saitoh
  • 雑誌名: eLife 巻: 10
  • DOI: 10.7554/elife.66290
  • 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, 藤井 健, 前原 一満, 田中 かおり, 木村 宏, 大川 恭行
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会
• [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
• [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/