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2017 年度 実施状況報告書

シングルアリル解析による転写シグナルのデジタル化及びインシリコ発生システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17KT0108
研究機関京都大学

研究代表者

渡辺 亮  京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点助教 (60506765)

研究期間 (年度) 2017-07-18 – 2020-03-31
キーワードシングルセル / RNA-seq / iPS細胞 / アリル特異的発現
研究実績の概要

アリル情報を付与するために全ゲノムシークエンシング及びSNPアレイを実施し、研究対象であるヒトiPS細胞及びES細胞のジェノタイピングを行った。次に、完全長cDNAを対象にしたシングルセルRNA-seqのデータからアリル特異的発現を解析するパイプラインを構築した。48細胞のiPS細胞に対してシングルセルRNA-seqを実施し、シークエンスリードの中でヘテロSNPをもつものを抽出し、そのリード数から各アリルから発現している転写産物を定量化した。アリル発現バランスは個々の細胞でばらついており、全ての細胞で両アリル、あるいは片側のアリルから発現している遺伝子はわずかであった(<10%)。一方で、ナイーブ型とプライム型の女性由来ES細胞のアリル別遺伝子発現を比較した結果、常染色体では大きな違いが観察されなかった一方で、X染色体上のアリル別遺伝子発現が大きく異なっていた。ナイーブ型ES細胞では主に両アリルからの発現が観察された一方、プライム型ES細胞では片アリルからの発現を示す遺伝子が多かった。このことは、ナイーブ型ES細胞ではX染色体再活性化が起きていることを示唆している。一方で、プライム型ES細胞でも両アリルから発現している遺伝子があり、既報にあるerosionの現象が確認された。なお、女性由来ヒトiPS細胞では、X染色体上の多くの遺伝子が不活性化されたままであることが観察され、一部の遺伝子ではerosionに起因すると考えられる両アリルからの発現が観察された。

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

今年度はアリル特異的発現をシングルセルレベルで解析するための実験及びバイオインフォマティクス解析の系を確立した。そして、ヒトiPS細胞及びES細胞で実施したシングルセルRNA-seqのデータからアリル特異的発現を解析することに成功した。

今後の研究の推進方策

次年度では、X染色体が再活性化されたiPS細胞を再分化する過程で、erosionされている領域や再活性化されているX染色体上のアリル特異的遺伝子発現がどのように変化するか観察する。

次年度使用額が生じた理由

今年度は主にデータ解析を中心に研究を行った。次年度に研究費の使用が見込まれる実験を予定していることから、次年度への繰り越しを行うことにした。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件)

  • [雑誌論文] Human AK2 links intracellular bioenergetic redistribution to the fate of hematopoietic progenitors2018

    • 著者名/発表者名
      Oshima Koichi、Watanabe Akira、Nakahata Tatsutoshi、Saito Megumu K. et al.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 497 ページ: 719~725

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.02.139

    • 査読あり
  • [雑誌論文] シングルセル解析の最前線2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺亮、坂本智子
    • 雑誌名

      整形・災害外科

      巻: 61 ページ: 427-431

  • [雑誌論文] Adrenergic receptor agonists induce the differentiation of pluripotent stem cell-derived hepatoblasts into hepatocyte-like cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaka Maki、Toyoda Taro、Yasuda Katsutaro、Kitano Yuko、Okada Chihiro、Ohta Akira、Watanabe Akira、Uesugi Motonari、Osafune Kenji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 16734

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16858-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Insulin-producing cells derived from ‘induced pluripotent stem cells’ of patients with fulminant type 1 diabetes: Vulnerability to cytokine insults and increased expression of apoptosis-related genes2017

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa Yoshiya、Toyoda Taro、Fukui Kenji、Baden Megu Yamaguchi、Funato Michinori、Kondo Yasushi、Sudo Tomomi、Iwahashi Hiromi、Kishida Marina、Okada Chihiro、Watanabe Akira、Asaka Isao、Osafune Kenji、Imagawa Akihisa、Shimomura Iichiro
    • 雑誌名

      Journal of Diabetes Investigation

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1111/jdi.12727

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rho-Associated Kinases and Non-muscle Myosin IIs Inhibit the Differentiation of Human iPSCs to Pancreatic Endoderm2017

    • 著者名/発表者名
      Toyoda Taro、Kimura Azuma、Tanaka Hiromi、Ameku Tomonaga、Mima Atsushi、Hirose Yurie、Nakamura Masahiro、Watanabe Akira、Osafune Kenji
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 9 ページ: 419~428

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2017.07.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Src/c-Abl pathway is a potential therapeutic target in amyotrophic lateral sclerosis2017

    • 著者名/発表者名
      Imamura Keiko、Izumi Yuishin、Watanabe Akira、Yamanaka Shinya、Inoue Haruhisa et al.
    • 雑誌名

      Science Translational Medicine

      巻: 9 ページ: eaaf3962

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.aaf3962

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a small molecule that facilitates the differentiation of human iPSCs/ESCs and mouse embryonic pancreatic explants into pancreatic endocrine cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kondo Yasushi、Toyoda Taro、Ito Ryo、Funato Michinori、Hosokawa Yoshiya、Matsui Satoshi、Sudo Tomomi、Nakamura Masahiro、Okada Chihiro、Zhuang Xiaotong、Watanabe Akira、Ohta Akira、Inagaki Nobuya、Osafune Kenji
    • 雑誌名

      Diabetologia

      巻: 60 ページ: 1454~1466

    • DOI

      10.1007/s00125-017-4302-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hypoxic adaptation of leukemic cells infiltrating the CNS affords a therapeutic strategy targeting VEGFA2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Itaru、Nishinaka Yoko、Nakamura Masahiro、Watanabe Akira、Nakahata Tatsutoshi、Enver Tariq et al.
    • 雑誌名

      Blood

      巻: 129 ページ: 3126~3129

    • DOI

      10.1182/blood-2016-06-721712

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 幹細胞・発生研究とシングルセル解析2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺亮
    • 雑誌名

      実験医学別冊「シングルセル解析プロトコール」.

      巻: - ページ: 26-32

  • [雑誌論文] エピゲノムデータベースの現状と活用2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺亮、中村正裕、岡田千尋
    • 雑誌名

      実験医学別冊「エピジェネティクス実験スタンダード」

      巻: - ページ: 1917-211

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公開日: 2018-12-17  

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