ニューロンの多階層エピジェネティクス情報の潜在変数モデルによる記憶の解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K19823
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岸 雄介 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (00645236)
• 研究分担者: 水野 忠快 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (90736050)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• キーワード: エピゲノム / ニューロン / 老化 / テンソル分解

研究実績の概要

ニューロンの老化におけるエピゲノム変化を調べるために2ヶ月齢と2年齢以上のマウスを用意し、大脳皮質と海馬を回収した。そして、NeuN陽性のニューロン核を単離し、RNA-seq、ATAC-seqとCUT&Tagにて9種類のエピゲノム修飾を調べた。このエピゲノム情報を用いて、分担者のの水野忠快先生との共同研究によりATACとCUT&Tagの10種類の統合的解析を実施した。その結果、海馬の若齢・老齢ニューロンは遺伝子発現では区別できないが、エピゲノム情報により区別できることがわかった。
この結果は、まさに本研究が目指す多階層エピゲノム情報からニューロンや個体の状態ができるということを示唆している。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

抑制性エピゲノムのテンソル分解により、ニューロンの老化を予測することができた。これはまさに本研究の目的である、多階層エピゲノム情報からニューロンや個体の状態を予測する、という解析である。

今後の研究の推進方策

今後は、本年度開発した手法を、本研究の最終目的である幼少期ストレスを与えたマウスに適用し、多階層エピゲノム情報から幼少期ストレスを予測し、その原因となりうるエピゲノム変化を捉えることを目指す。

次年度使用額が生じた理由

研究に必要なコンピュータが当初の計画より安価に購入することができた。次年度に、さらに計算効率を上げるために当初の計画よりハイスペックなコンピュータの購入するために使用する。

研究成果

• [雑誌論文] A simple method for gene expression in endo- and ectodermal cells in mouse embryos before neural tube closure (2023)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kishi, Yurie Maeda, Naohiro Kuwayama, Yukiko Gotoh
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 086330
  • DOI: 10.1101/2020.05.14.086330
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] UTX deficiency in neural stem/progenitor cells results in impaired neural development, fetal ventriculomegaly, and postnatal death (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Koizumi, Hikaru Eto, Mai Saeki, Masahide Seki, Tsuyoshi, Fukushima, Shoichiro Mukai, Hisamitsu Ide, Yasuyuki Sera, Masayuki, Iwasaki, Yutaka Suzuki, Atsushi Tohei, Yusuke Kishi, and Hiroaki Honda
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 36 ページ: e22662
  • DOI: 10.1096/fj.202201002rr
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-associated reduction of nuclear shape dynamics in excitatory neurons of the visual cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanita Frey, Tomonari Murakami, Koichiro Maki, Takumi Kawaue, Ayaka Sugai, Naotaka Nakazawa, Taiji Adachi, Mineko Kengaku, Kenichi Ohki, Yukiko Gotoh, Yusuke Kishi
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 504704
  • DOI: 10.1101/2022.08.22.504704
  • オープンアクセス
• [学会発表] The role of epigenome in neuronal aging (2023)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kishi, Mai Saeki, Yukiko Gotoh
  • 学会等名: The 16th Annual Meeting and Korea-Japan Joint Meeting for Developmental Neuroscientists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analysis of complex brain development by single-cell transcriptome profiling of ferret neural progenitors (2023)
  • 著者名/発表者名: Merve Bilgic、Fumio Matsuzaki
  • 学会等名: The 16th Annual Meeting and Korea-Japan Joint Meeting for Developmental Neuroscientists
  • 国際学会
• [学会発表] ニューロン老化におけるエピゲノムの役割の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岸雄介、佐伯麻衣、Merve Bilgic、後藤由季子
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ニューロン老化におけるエピゲノムの役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岸雄介、佐伯麻衣、Merve Bilgic、後藤由季子
  • 学会等名: 新学術・学術変革領域合同若手の会
• [学会発表] ALTERATIONS IN TRANSCRIPTOME AND CHROMATIN ACCESSIBILITY OF NEURONAL SUBTYPES IN AGED HIPPOCAMPUS (2022)
  • 著者名/発表者名: Merve Bilgic、後藤由季子、岸雄介
  • 学会等名: 新学術・学術変革領域合同若手の会
• [学会発表] 老齢マイクログリアにおける転写プロファイルの不均一性の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 菅井彩香、Merve Bilgic、後藤由季子、岸雄介
  • 学会等名: 新学術・学術変革領域合同若手の会
• [学会発表] Alterations in transcriptome and chromatin accessibility of neuronal subtypes in aged hippocampus (2022)
  • 著者名/発表者名: Merve Bilgic、後藤由季子、岸雄介
  • 学会等名: The Transcription, Chromatin, and Epigenetics in Aging Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic changes in the chromatin and nuclear state during neuronal differentiation ニューロン分化過程におけるクロマチンと核の変化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岸雄介、佐伯麻衣、後藤由季子
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developomental Biologists
  • 招待講演
• [学会発表] Nuclear morphology of cortical excitatory neurons is regulated by visual experience and aging (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanita M. Frey, Tomonari Murakami, Kenichi Ohki, Yukiko Gotoh, Yusuke Kishi
  • 学会等名: Society for Neuroscience 2022
  • 国際学会