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2020 年度 実績報告書

遺伝子発現の空間的制御を測定する

研究課題

研究課題/領域番号 19H03424
研究機関京都大学

研究代表者

沖 真弥  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (90452713)

研究分担者 大川 恭行  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード空間トランスクリプトーム
研究実績の概要

組織特異的な遺伝子発現やエピゲノミクス解析においては、個体や臓器から特定の細胞集団を高い純度で「分取」しなければならない。しかしlaser microdissection法では微小な細胞集団の分離は難しく、cell sortingでは酵素処理で細胞懸濁するさいのダメージは避けられない。本研究はそのような「分取」とは異なる、まったく新たな手法を開発する。これは光開裂型の化学修飾を施したcagedオリゴDNAを組織切片に滴下し、関心領域(ROI)にUV照射後、常法通りのRNA-seqやATAC-seqをおこなうと、ROIだけの遺伝子発現やopen chromatin情報が得られる。原理上、本手法の分離能は光学限界レベルまで引き上げることができ、また少数細胞に特化した既存のゲノミクス手法をわずかに改変したものであるため、感度に優れた汎用性の高い技術として広く利用されることが期待される。
2019年度はUV照射領域に限定可能なRNA-seq法を開発した。また2020年度はマウス海馬への活用を進めた。まず成体マウス脳を未固定のまま急速凍結して切片を作製し、核染色試薬で海馬を可視化した。つぎにcagedオリゴDNAを滴下して逆転写反応し、ROI(海馬のCA1, CA3, 歯状回)にUVを照射した。切片の全細胞をproteinase Kで消化してmRNA:cDNAハイブリッドを精製し、その後は、常法のCEL-seq2法にしたがってIVT、ライブラリ合成、シーケンス反応をおこなった。その結果、どのreplicateも1万個ほどの遺伝子が検出された。また約800個の遺伝子がDEGとして検出され、そのうちのいくつかを既報論文と比較したところ、UV照射領域と一致する発現パターンが確認された。

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

UV照射領域に限定可能なRNA-seq法をマウス脳の解析に活用できたため

今後の研究の推進方策

UV照射領域に限定可能なRNA-seq法とATAC-seq法の開発を目指す。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Paternal age affects offspring via an epigenetic mechanism involving REST/NRSF2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshizaki Kaichi、Kimura Ryuichi、Kobayashi Hisato、Oki Shinya、Kikkawa Takako、Mai Lingling、Koike Kohei、Mochizuki Kentaro、Inada Hitoshi、Matsui Yasuhisa、Kono Tomohiro、Osumi Noriko
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 22 ページ: -

    • DOI

      10.15252/embr.202051524

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A defined glycosylation regulatory network modulates total glycome dynamics during pluripotency state transition2021

    • 著者名/発表者名
      Pecori Federico、Yokota Ikuko、Hanamatsu Hisatoshi、Miura Taichi、Ogura Chika、Ota Hayato、Furukawa Jun-ichi、Oki Shinya、Yamamoto Kazuo、Yoshie Osamu、Nishihara Shoko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-79666-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transcription factor C/EBPβ induces genome-wide H3K27ac and upregulates gene expression during decidualization of human endometrial stromal cells2021

    • 著者名/発表者名
      Tamura Isao、Maekawa Ryo、Jozaki Kosuke、Ohkawa Yasuyuki、Takagi Haruka、Doi-Tanaka Yumiko、Shirafuta Yuichiro、Mihara Yumiko、Taketani Toshiaki、Sato Shun、Tamura Hiroshi、Sugino Norihiro
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Endocrinology

      巻: 520 ページ: 111085~111085

    • DOI

      10.1016/j.mce.2020.111085

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FTO Demethylates Cyclin D1 mRNA and Controls Cell-Cycle Progression2020

    • 著者名/発表者名
      Hirayama Mayumi、Wei Fan-Yan、Chujo Takeshi、Oki Shinya、Yakita Maya、Kobayashi Daiki、Araki Norie、Takahashi Nozomu、Yoshida Ryoji、Nakayama Hideki、Tomizawa Kazuhito
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 31 ページ: 107464~107464

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.03.028

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genetic loss of importin α4 causes abnormal sperm morphology and impacts on male fertility in mouse2020

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto Yoichi、Sasaki Mitsuho、Miyata Haruhiko、Monobe Yoko、Nagai Masahiro、Otani Mayumi、Whiley Penny A. F.、Morohoshi Akane、Oki Shinya、Matsuda Junichiro、Akagi Ken‐ichi、Adachi Jun、Okabe Masaru、Ikawa Masahito、Yoneda Yoshihiro、Loveland Kate L.、Oka Masahiro
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 34 ページ: 16224~16242

    • DOI

      10.1096/fj.202000768RR

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DDBJ Data Analysis Challenge: a machine learning competition to predict <i>Arabidopsis</i> chromatin feature annotations from DNA sequences2020

    • 著者名/発表者名
      Kaminuma Eli、Baba Yukino、Mochizuki Masahiro、Matsumoto Hirotaka、Ozaki Haruka、Okayama Toshitsugu、Kato Takuya、Oki Shinya、Fujisawa Takatomo、Nakamura Yasukazu、Arita Masanori、Ogasawara Osamu、Kashima Hisashi、Takagi Toshihisa
    • 雑誌名

      Genes & Genetic Systems

      巻: 95 ページ: 43~50

    • DOI

      10.1266/ggs.19-00034

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subnuclear gene positioning through lamina association affects copper tolerance2020

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Yuki、Sato Mayuko、Sato Yoshikatsu、Harada Akihito、Suzuki Takamasa、Goto Chieko、Tamura Kentaro、Toyooka Kiminori、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki、Hara-Nishimura Ikuko、Takagi Shingo、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19621-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chromatin integration labeling for mapping DNA-binding proteins and modifications with low input2020

    • 著者名/発表者名
      Handa Tetsuya、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Sato Shoko、Nakao Masaru、Goto Naoki、Kurumizaka Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki、Kimura Hiroshi
    • 雑誌名

      Nature Protocols

      巻: 15 ページ: 3334~3360

    • DOI

      10.1038/s41596-020-0375-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct reprogramming of human umbilical vein- and peripheral blood-derived endothelial cells into hepatic progenitor cells2020

    • 著者名/発表者名
      Inada Hiroki、Udono Miyako、Matsuda-Ito Kanae、Horisawa Kenichi、Ohkawa Yasuyuki、Miura Shizuka、Goya Takeshi、Yamamoto Junpei、Nagasaki Masao、Ueno Kazuko、Saitou Daisuke、Suyama Mikita、Maehara Yoshihiko、Kumamaru Wataru、Ogawa Yoshihiro、Sekiya Sayaka、Suzuki Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19041-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Dynamics of Transcriptional Activation by Hepatic Reprogramming Factors2020

    • 著者名/発表者名
      Horisawa Kenichi、Udono Miyako、Ueno Kazuko、Ohkawa Yasuyuki、Nagasaki Masao、Sekiya Sayaka、Suzuki Atsushi
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 79 ページ: 660~676.e8

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2020.07.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells2020

    • 著者名/発表者名
      Ochiai Hiroshi、Hayashi Tetsutaro、Umeda Mana、Yoshimura Mika、Harada Akihito、Shimizu Yukiko、Nakano Kenta、Saitoh Noriko、Liu Zhe、Yamamoto Takashi、Okamura Tadashi、Ohkawa Yasuyuki、Kimura Hiroshi、Nikaido Itoshi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaz6699

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genomic Profiling by ALaP-Seq Reveals Transcriptional Regulation by PML Bodies through DNMT3A Exclusion2020

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Misuzu、Kato Kagayaki、Sanbo Chiaki、Shigenobu Shuji、Ohkawa Yasuyuki、Fuchigami Takeshi、Miyanari Yusuke
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 78 ページ: 493~505.e8

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2020.04.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tyrosine kinase inhibitors induce alternative spliced BCR‐ABL Ins35bp variant via inhibition of RNA polymerase II on genomic BCR‐ABL2020

    • 著者名/発表者名
      Yuda Junichiro、Odawara Jun、Minami Mariko、Muta Tsuyoshi、Kohno Kentaro、Tanimoto Kazuki、Eto Tetsuya、Shima Takahiro、Kikushige Yoshikane、Kato Koji、Takenaka Katsuto、Iwasaki Hiromi、Minami Yosuke、Ohkawa Yasuyuki、Akashi Koichi、Miyamoto Toshihiro
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 111 ページ: 2361~2373

    • DOI

      10.1111/cas.14424

    • 査読あり
  • [学会発表] 空間的な遺伝子発現制御のしくみを探る2021

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥
    • 学会等名
      第85回日本循環器学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Data-driven and technical approaches to understand spatial gene regulation2020

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] ChIP-Atlas: 公共 ChIP-seq データを利活用できる2020

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] ChIP-seqビッグデータを統合解析し、薬剤の作用機序解明に迫る2020

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥
    • 学会等名
      京都大学「医学領域」産学連携推進機構/一般社団法人芝蘭会 産学情報交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] ChIP-Atlas の使い方と使われ方2020

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥
    • 学会等名
      第9回生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2020)
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間的な遺伝子発現制御のしくみを探る2020

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥
    • 学会等名
      第9回生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2020)
    • 招待講演
  • [図書] 局所的かつ高深度の空間トランスクリプトーム技術ーPhoto-Isolation Chemistry2020

    • 著者名/発表者名
      沖 真弥, 本田瑞季
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      978-4-7581-2248-1
  • [産業財産権] 核酸断片及びその使用2021

    • 発明者名
      大川恭行, 沖 真弥, 原田哲仁
    • 権利者名
      大川恭行, 沖 真弥, 原田哲仁
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-025468

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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