| 研究課題/領域番号 |
17K18357
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
稲葉 岳彦 国立研究開発法人理化学研究所, 佐甲細胞情報研究室, 研究員 (60611994)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 光学顕微鏡 / トランスクリプトーム / 1細胞 / 転写因子 |
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| 研究実績の概要 |
ニワトリリンパB細胞ＤＴ４０を用いて、1細胞レベルで、転写因子NFκBの集合体形成のライブセルイメージングを行った。NFκBは転写因子であるため、観察に続いて細胞回収して転写解析を行うことで、NFκBの顕微鏡下でのふるまいとNFκBの制御下にある遺伝子発現の相関を一貫して明らかにすることを目指している。
高速共焦点顕微鏡を用いたライブセルイメージングの結果、刺激を受けた細胞の核にNFκBが移入すると、集合体を形成した。共焦点顕微鏡観察により、断層像を撮影することで、核内に形成された集合体の数を計測した。この集合体形成を細胞の応答と考えて、応答の時間変化を調べることで、以下の結果を得た。
１．刺激の強さに応じて、応答した細胞はスイッチ様に増加すること
２．刺激の強さが変化しても、応答した細胞それぞれのNFκB集合体数はさまざまであった（約40～1個、平均12個）
３．NFκB集合体数は、核内のNFκBの量との相関は弱く、細胞ごとに依存した
これらのことから、刺激の強さによって応答する細胞の数（割合）はスイッチ様に増減するものの、応答した細胞の集団に注目すると、刺激の強弱に関わらず様々な数の集合体を持つ細胞の集団を形成することになる。このことは、異なる遺伝子発現レパートリーのヘテロな細胞集団を確保するさいに有利になると思われる。研究成果については、国際シンポジウム（口頭発表セレクション）、国内シンポジウム、国内学会、研究会において発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画の通り「1細胞培養と回収システムの開発」「核内転写因子の集合体クラスター解析」について行った。
光学顕微鏡下で、リンパ細胞株を4D観察し(3D+時間変化）に成功しており、核内への転写因子の移入に伴い集合体形成が行われることを明らかにした。集合体、クラスターは時間でその数を変動しており、刺激の強さに応答する細胞の数はスイッチ様に増加した。一方で、集合体数は、刺激の強さに関わらず様々な数の集団を形成した。集合体数と転写調節を受ける遺伝子の量は関連性があると予想し、顕微鏡観察に続いて細胞内の転写応答を定量するために細胞回収システムの構築を進めている。
細胞回収については、必要な機器の選定を行った。この装置で、顕微鏡ステージ上から細胞操作・回収を行い、個々の細胞を吸引して輸送することが可能となり、観察と細胞回収を連携する。
以上のように、本研究はおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
細胞の観察と細胞回収と転写解析を組み合わせるシステムを完成させる。このシステムにおいて、刺激に対する転写因子のふるまいを光学顕微鏡観察し、回収した細胞内における転写応答を網羅的に調べることで、1細胞において、入力から、細胞内情報処理、転写応答による出力まで一貫して調べる。そして、集合体の数と転写応答の定量的な解析結果を比較することで、細胞刺激時のNFκBの時間的な振動応答や刺激の強さに対するスイッチ応答がどのように転写制御を行い、細胞の増殖や分化など運命決定を制御するか明らかにすることを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
基金制度を利用して繰り越すことで、２９年度に使用予定だった物品費を、本研究に必須である細胞回収装置の構築と解析を優先して利用することとしたため。
使用計画として、細胞回収装置の構築と、トランスクリプトーム解析に繰り越した基金を使用する。
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