一細胞CRISPRスクリーニング法を駆使した機能的GWAS-SNP検出法の確立

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19589
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 北條 宏徳 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
• 研究分担者: 岡田 寛之 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10883481) ; 大庭 伸介 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (20466733) ; 関 真秀 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任准教授 (90749326)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: CRISPR / エンハンサー

研究実績の概要

本研究では、ゲノム編集技術と一細胞RNA-seqを統合したエンハンサースクリーニング法を発展させ、GWASデータから表現型に寄与するSNPを効率的に選別する手法を開発する。2021年度はまずヒトSNP関連骨発生エンハンサー候補選定を行った。具体的には、次に示す3つのデータセットの統合解析により、骨関連疾患への関与が疑われる一塩基多型（Single-nucleotide polymorphism: SNP）の中で、エンハンサー領域に位置する候補を選定した。第一に、ヒトGWAS-SNPデータとして、GWAS catalog (https://www.ebi.ac.uk/gwas/) 、UK biobankのデータベースから骨関連疾患との関与が疑われるSNPプロファイルを取得した。第二に、ヒト骨芽細胞エンハンサープロファイルとして、最近報告されたヒト間葉系細胞の骨芽細胞分化におけるエピゲノムプロファイル（Nat Genet. 51(4):716, 2019）に加えて、当研究室で開発した幹細胞由来ヒト骨芽細胞のエピゲノムプロファイルからエンハンサー候補を取得した。第三に、マウスin vivo骨格発生におけるエンハンサープロファイルとして骨形成を担う骨芽細胞において、応募者らが取得した骨発生エンハンサー群から（Dev Cell 37:238, 2016; Development 143:3012, 2016, Cell Rep 12:229, 2015; 一部未発表）、ヒトにおいても保存されている領域を選別した。以上より骨疾患への関与が疑われるエンハンサー群に位置するSNPを選別した。
また、SNPスクリーニングの実施のために、ガイドRNA (gRNA)レンチウイルスライブラリーとCRISPRiレポータ細胞の作製に取り掛かった。

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

骨発生で重要なエンハンサー候補を同定するなど、計画通り進んでいる。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り、ガイドRNA ライブラリーとCRISPRiレポータ細胞の作製を進める。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた学会がオンラインでの開催となり参加を見合わせたため。参加を予定していた学会は来年度参加する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of activator protein-1 family members in β-catenin and p300 association on the genome of PANC-1 cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Doi Tomomitsu、Hojo Hironori、Ohba Shinsuke、Obayashi Kunie、Endo Motoyoshi、Ishizaki Toshimasa、Katoh Akira、Kouji Hiroyuki
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 8 ページ: e08890～e08890
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e08890
  • 査読あり
• [雑誌論文] A neomorphic variant in SP7 alters sequence specificity and causes a high-turnover bone disorder (2022)
  • 著者名/発表者名: Lui Julian C.、Raimann Adalbert、Hojo Hironori、Dong Lijin、Roschger Paul、Kikani Bijal、Wintergerst Uwe、Fratzl-Zelman Nadja、Jee Youn Hee、Haeusler Gabriele、Baron Jeffrey
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 700
  • DOI: 10.1038/s41467-022-28318-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Control of osteocyte dendrite formation by Sp7 and its target gene osteocrin (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang JS, Kamath T, Mazur CM, Mirzamohammadi F, Rotter D, Hojo H, Castro CD, Tokavanich N, Patel R, Govea N, Enishi T, Wu Y, da Silva Martins J, Bruce M, Brooks DJ, Bouxsein ML, Tokarz D, Lin CP, Abdul A, Macosko EZ, Fiscaletti M, Munns CF, Ryder P, Kost-Alimova M, Byrne P, Cimini B, Fujiwara M, Kronenberg HM, Wein MN
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 6271
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26571-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Induction and expansion of human PRRX1+ limb-bud-like mesenchymal cells from pluripotent stem cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamada Daisuke、Nakamura Masahiro、Takao Tomoka、Takihira Shota、Yoshida Aki、Kawai Shunsuke、Miura Akihiro、Ming Lu、Yoshitomi Hiroyuki、Gozu Mai、Okamoto Kumi、Hojo Hironori、Kusaka Naoyuki、Iwai Ryosuke、Nakata Eiji、Ozaki Toshifumi、Toguchida Junya、Takarada Takeshi
  • 雑誌名: Nature Biomedical Engineering 巻: 5 ページ: 926～940
  • DOI: 10.1038/s41551-021-00778-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesenchymal stromal cells in the bone marrow niche consist of multi-populations with distinct transcriptional and epigenetic properties (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa Sanshiro、Okada Hiroyuki、Hojo Hironori、Ohba Shinsuke、Iwata Junichi、Komura Makoto、Hikita Atsuhiko、Hoshi Kazuto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 15811
  • DOI: 10.1038/s41598-021-94186-5
  • 査読あり
• [学会発表] Understanding a mechanism underlying bone repair process and application for bone regeneration (2021)
  • 著者名/発表者名: Hironori Hojo
  • 学会等名: SICEM 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 骨格形成における遺伝子制御ランドスケープの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 北條宏徳
  • 学会等名: 17th Meeting of Bone Biology Forum
  • 招待講演