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2022 年度 実施状況報告書

マルチオミックス解析を用いたヒトiPS細胞分化指向性制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K12900
研究機関国立医薬品食品衛生研究所

研究代表者

黒田 拓也  国立医薬品食品衛生研究所, 再生・細胞医療製品部, 主任研究官 (70648857)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードヒトiPS細胞 / 分化指向性 / マルチオミックス解析
研究実績の概要

ヒトiPS細胞は分化多能性を持つため、様々な細胞に分化することが可能である。しかしながら、神経や心筋など各種分化細胞への分化しやすさ(分化指向性)は細胞株ごとに異なることが明らかになっている。これまでの研究において、核内タンパク質であるSALL3がGene body領域のDNAメチル化を調節することにより、複数の転写因子の発現を制御し、ヒトiPS細胞の分化指向性に非常に重要な機能を持つことを明らかにしている。本研究の目的は、これまで解明されていないSALL3によるプロモーター/エンハンサー領域における遺伝子発現制御機構を明らかにすることにより、ヒトiPS細胞の分化指向性の原因となるメカニズムを解明することである。WT株、SALL3 KO株の神経分化時(Day0, 3, 10)におけるTotal RNAを用いマイクロアレイ解析を行い、SALL3が関与する転写調節を網羅的・経時的に解析した。また、これまでにLC-MS/MS解析により、DNMT3Bとは異なるSALL3相互作用タンパク質を複数同定し、免疫沈降実験でのウエスタンブロットにより結合確認実験を行った。これらのタンパク質の中にはiPS細胞の神経分化に関与するタンパク質と考えられる物も含まれており、ヒトiPS細胞の分化指向性に非常に重要な機能を持つ可能性は高いと考えられる。これから神経分化時における経時的マイクロアレイ解析、ChIP-Seq解析、ATAC-seq解析等のマルチオミックス解析を進めていく。

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

これまでにSALL3とDNMT3BとのヒトiPS細胞における物理的相互作用を明らかにしてきたが、タンパク質相互作用データベース(BioGRID)において、SALL3はDNMT3A, OCT3/4, SOX2, NANOG, CHD7等、幹細胞の遺伝子発現を制御する重要な転写因子と相互作用することが報告されている。そこで、ヒトiPS細胞でSALL3と相互作用するタンパク質をFLAG-SALL3を用いたプルダウンアッセイ、LC-MS/MS解析を行うことにより網羅的な探索・同定を試みた。まず、未分化状態(Day0)におけるSALL3結合タンパク質解析を行い、複数の転写因子を同定し、免疫沈降実験でのウエスタンブロットにより結合確認実験を行った。また、WT株、SALL3 KO株の神経分化時(Day0, 3, 10)におけるTotal RNAを用いマイクロアレイ解析を行い、SALL3が関与する転写調節を網羅的・経時的に解析した。

今後の研究の推進方策

神経分化過程における経時的なマイクロアレイデータを元に上流解析等を用いて、遺伝子発現調節機構の解析を進める。並行して、最初の実験で得られたSALL3と物理的相互作用する転写因子について、WT株、SALL3 KO株(WTに比べ神経分化効率低下)を用いて神経分化時における経時的ChIP-Seq解析を行う。並行して、マイクロアレイ解析においてWT株とSALL3 KO株間で遺伝子発現に差のある遺伝子と、ChIP-Seq解析においてWT株とSALL3 KO株間でプロモーター/エンハンサー領域において差のある遺伝子との間で重複する遺伝子を抽出する。このマルチオミクス解析を通して、SALL3によるプロモーター/エンハンサー領域における遺伝子発現制御機構に重要な分子郡の同定を試みる。

次年度使用額が生じた理由

網羅的オープンクロマチン領域解析、ATAC (Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput)-Seq法について、当初使用を予定していた試薬のバージョンが変更になり予備検討が必要になったため、R4年度に購入予定であったATAC-Seq試薬をR5年度に購入することに変更したため。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] 細胞加工製品の腫瘍形成リスクの合理的評価を目指して(1)2023

    • 著者名/発表者名
      田中直子,阿部浩幸,荒木紀帆,石井匡,上野高嗣,黒田拓也,佐治大介,中村和靖,南保泰希,西田仁,坂東清子,藤田大樹, 松浦哲也, 三浦巧, 三木健次, 望月秀美, 安田智, 吉本将成, 渡辺夏巳, 佐藤陽治
    • 雑誌名

      再生医療

      巻: 1 ページ: 30-35

  • [雑誌論文] Myocardial TRPC6-mediated Zn2+ influx induces beneficial positive inotropy through β-adrenoceptors2022

    • 著者名/発表者名
      Oda S, Nishiyama K, Furumoto Y, Yamaguchi Y, Nishimura A, Tang X, Kato Y, Numaga-Tomita T, Kaneko T, Mangmool S, Kuroda T, Okubo R, Sanbo M, Hirabayashi M, Sato Y, Nakagawa Y, Kuwahara K, Nagata R, Iribe G, Mori Y, Nishida M
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 6374

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34194-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A single mutation in the E2 glycoprotein of hepatitis C virus broadens the claudin specificity for its infection2022

    • 著者名/発表者名
      Shirasago Yoshitaka、Fukazawa Hidesuke、Nagase Shotaro、Shimizu Yoshimi、Mizukami Tomoharu、Wakita Takaji、Suzuki Tetsuro、Tani Hideki、Kondoh Masuo、Kuroda Takuya、Yasuda Satoshi、Sato Yoji、Hanada Kentaro、Fukasawa Masayoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 20243

    • DOI

      10.1038/s41598-022-23824-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 単一細胞遺伝子発現解析による間葉系幹細胞の血管新生能予測バイオマーカーの探索2023

    • 著者名/発表者名
      三浦巧, 河野掌, 高野慈美, 黒田拓也, 山本由美子, 草川森士, 森岡勝樹, 菅原亨, 平井孝昌, 安田智, 澤田留美, 松山さと子, 川路英哉, 粕川雄也, 伊藤昌可, Jay W Shin, 梅澤明弘, 河合純, 佐藤陽治
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞における神経分化予測マーカーによる神経分化調節機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      黒田拓也,安田智,松山さと子,三浦巧, 澤田留美,松山晃文,森岡勝樹, 粕川雄也, 山本由美子, 川路 英哉,伊藤昌可,阿久津英憲,河合純,佐藤陽治
    • 学会等名
      第22回日本再生医療学会総会
  • [学会発表] iPS細胞に感染できるC型肝炎ウイルス亜株の分離と性状解析2023

    • 著者名/発表者名
      水上智晴,白砂圭崇,深澤秀輔,長瀬翔太朗,清水芳実,脇田隆字,鈴木哲朗,谷英樹,近藤昌夫,黒田拓也,安田智,佐藤陽治,花田賢太郎,深澤征義
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
  • [学会発表] 間葉系幹細胞の薬理効果に寄与するバイオマーカーの効率的な同定法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      三浦巧, 河野掌, 高野慈美, 黒田拓也, 山本由美子, 草川森士, 森岡勝樹, 菅原亨, 平井孝昌, 安田智, 澤田留美, 松山さと子, 川路英哉, 粕川雄也, 伊藤昌可, Jay W Shin, 梅澤明弘, 河合純, 佐藤陽治
    • 学会等名
      日本再生医療学会第2回科学シンポジウム
  • [学会発表] 神経細胞製造の原料としてのヒト多能性幹細胞の品質試験法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      黒田拓也,安田智,松山さと子,三浦巧, 澤田留美,松山晃文,森岡勝樹, 粕川雄也, 山本由美子, 川路 英哉,伊藤昌可,阿久津英憲,河合純,佐藤陽治
    • 学会等名
      日本再生医療学会第2回科学シンポジウム

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公開日: 2023-12-25  

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