| 研究課題/領域番号 |
15K06916
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立がん研究センター |
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研究代表者 |
加藤 護 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (40391916)
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| 研究分担者 |
筆宝 義隆 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 客員研究員 (30359632)
新井 康仁 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 主任研究員 (80222727)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 一細胞シークエンス / 腫瘍内不均質性 / がん細胞進化 / バイオインフォマティクス |
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| 研究実績の概要 |
昨年度、ヒト大腸がん進展のモデルマウス系における腫瘍培養細胞の皮下導入直前・直後・進展後、これら３時刻点でのDNAおよびRNAサンプルに対し、１細胞シークエンスを実施し、がんの発達過程におけるエキソーム、およびトランスクリプトームのデータを入手した。また、一細胞を分離しないバルク・シークエンスのデータも入手した。これらのデータに対し品質チェックを行い、信頼性の低いデータを排除し、DNA解析ではがん細胞の塩基配列の変異を検出し、RNA解析では全遺伝子の発現量を求めた。
本年度、得られたRNA の発現量データを元に、細胞間で変動のある遺伝子の同定を行った。その結果、分化に関わる遺伝子など、興味深い遺伝子が同定された。また、時刻間で多様性が変化する遺伝子を分析した結果、いくつかがん関連遺伝子が関わっていた。また、大腸がんに重要な遺伝子や分化マーカーの発現量の細胞間変動および時刻変動を解析し、興味深い結果を得た。RNA トランスクリプトームの多様性の時刻変化も計算した。
DNA データに関しては、昨年度、暫定的な条件下で変異をコールしたが、今年度その方法をさらに改良し、再コールし直した。その後、その変異を用いて細胞間の系統樹作成まで行った。
また、バルクのデータから、バルク組織の発現量算出、変異検出、さらにコピー数変化検出を行った。これらのデータがヒト大腸がんのどの特徴に近いかを、変異数密度やコピー数変化、マーカー遺伝子の変異や発現量を分析し、さらに機械学習を行うことによって、同定した。
さらに、正常組織、および皮下導入直前より前の時刻における組織の（バルク）DNA/RNA シークエンスデータを得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
一細胞シークエンスはシークエンスし終わり、本格的なデータ解析に入った。そのデータ解析の過程で必要性が明らかとなった正常組織や皮下導入直前より前のデータも入手した。不均質性の動態解明に至る、変動遺伝子の同定やがん細胞進化を示す系統樹も作成され、多様性の時刻間変動も計算された。これらの一細胞シークエンス解析のみならず、用いたマウス実験系が、ヒト大腸がんのどのような特徴に対応するかまで解析できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、DNA のデータを用いて、多様性の時刻変化を計算し、DNA のデータ分析を完了させる。また、RNA の方も、今回の系に関係しそうな遺伝子機能を持つ既知の遺伝子群の解析をさらに進め、それらの遺伝子に多様性や分集団性があるかを分析する。さらに本年度入手した、正常組織や正常に近い組織状態のデータを用いて、これまで得られた着目すべき遺伝子の発現量や変異と比較し、分析結果の解釈をさらに改良する。最終的に、DNA解析で変異の多様性や分集団性がみられた点と、RNA解析で多様性や分集団性がみられた点の統合を行う。これらの解析からさらに進んで、がん細胞進化のシミュレーションやΛ-コアレスセント理論に基づくコアレスセント・シミュレーションなど最先端の技法を試み、分子進化速度やがん細胞の増殖率などを推定する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次世代シークエンスおよび確認実験を行う予定であったが、当該年度はデータ解析を先に行う必要性が生じたため、これを先行させて集中的に行ったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度、次世代シークエンスを利用した確認実験に使用する。また、当初の想定よりもデータ解析の負担が大きいことが判明したため、データ解析のうち作業部分の外注に使用することを検討する。
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