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不均質な細胞集団の形質を高解像度に観察するには、個々の細胞を識別するためにタグ付けし、それぞれの細胞、すなわち一細胞における遺伝子発現情報やエピゲノム状態とタグ情報を紐付けて解析する必要がある。R1年度においては、まず技術開発として、細胞へ導入したランダムなDNA配列（DNAバーコード）の可読性の向上に取り組んだ。レンチウイルスベクターの薬剤耐性マーカー遺伝子のプロモーター直下にDNAバーコードを配置することで、DNAバーコードライブラリを導入され、薬剤耐性を示す細胞群はDNAバーコード領域のクロマチンが開かれた状態となり、ATAC-seq解析においてもバーコード情報を検出することができる。さらに実証研究としてDNAバーコードライブラリーを作成し、胃上皮細胞株における細胞不均一性について検討した。胃上皮細胞株へDNAバーコードライブラリを導入し、薬剤による選択の後、癌化誘導刺激を与えて培養した。刺激群と無刺激群の細胞集団における不均一性について検討し、由来するクローンごとのエピゲノム状態について解析した。以上より、研究期間を通じて、一細胞遺伝子発現解析およびエピゲノム解析において判読可能なDNAバーコードライブラリを開発し、不均一な細胞集団における細胞系譜情報と細胞プロファイルを紐付ける技術を確立した。本法は発癌や組織の発生、分化過程における細胞集団の振る舞いを理解する上で有用であり、生命現象の理解に加え、抗癌剤の開発あるいは再生医療への応用へも期待できる。
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