シングルセルRNA-sequenceを用いた腎疾患発症・進展メカニズムの解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22621
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 猪阪 善隆 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00379166)
• 研究分担者: 井上 和則 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10631301) ; 水井 理之 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (30423106) ; 松井 功 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (60456986)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2021-03-31
• キーワード: Single cell RNA seq / 腎発生

研究実績の概要

シングルセルRNA-seq解析は、RNAの発現量を1細胞ごとに網羅的に計測する技術で、腎臓のように多種多様な細胞で構成される臓器の解析において非常に有用な知見をもたらす。我々は、まずヒト腎組織scRNA-seqを行う実験条件の最適化を図る。なお、本研究では正常腎組織としては腎悪性腫瘍で腎全摘術を受けた患者の腎正常部分を、病気腎としては腎生検組織の一部を用い、最適化を行った。その後、sequence read archiveに登録されている複数のシングルセルRNA-seqデータを再解析し、腎発生におけるnephron progenitorの自己複製プロセスや細胞間コミュニケーションなどを明らかにしました。具体的にはPartition-based graph abstraction (PAGA) initialized ForceAtlas2でE18.5マウス腎臓構成細胞をマッピングしたところ、PAGA-initialized FA2により発生系譜を反映した形に細胞がマッピングされた。また、表層stromal cell (ST (sup))、ureteric bud (UB)、endothelium (Endo)、macrophage (Mφ)およびpericyte (Peri)が、podocyte (Podo)、early proximal tubule (Early_prox)、early Henle loop (Early_Henle)、Henle loop and distal tubule (Distal + Henle) の分化においてcomma shaped bodyおよびS-shaped bodyに与えるシグナルを可視化することもできた。シングルセルRNA-seq解析では、trajectory解析やRNA velocity解析などを用いることで、従来のbulk RNA sequenceとは異なった側面から生命現象を捉えることが可能です。シングルセルRNA-seq解析技術は日々進化しており、今後益々有用なツールとなると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Single cell RNA sequencing uncovers cellular developmental sequences and novel potential intercellular communications in embryonic kidney (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsui I, Matsumoto A, Inoue K, Katsuma Y, Yasuda S, Shimada K, Sakaguchi Y, Mizui M, Kaimori JY, Takabatake Y, Isaka Y.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 ページ: 73
  • DOI: 10.1038/s41598-020-80154-y
  • 査読あり / オープンアクセス