ヒト神経分化モデルにおける網羅的エンハンサー制御アトラスから迫る病態解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20622
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 吉原 正仁 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (70807065)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: エンハンサー / プロモーター / 転写制御 / 疾患関連SNP / 神経分化 / Hi-C

研究実績の概要

前年度までにヒト中脳由来神経前駆細胞株 (LUHMES)を用いて、神経分化過程におけるエンハンサー領域の網羅的同定を行っていたため、最終年度はHiCap (Capture Hi-C)法を用いた高次クロマチン構造解析による、標的遺伝子の探索を試みた。特に、Parkinson病や統合失調症などの神経・精神疾患関連遺伝子多型を含むエンハンサー領域に着目し、それらの標的候補遺伝子との相互作用を確認するため、ゲノム編集技術（CRISPR遺伝子活性化システム）を用いた検証実験を行った。その結果、これらのエンハンサー領域を活性化することで標的候補遺伝子の発現が上昇し、相互作用の証明に成功した。

本研究では、LUHMESの分化誘導後1日目、3日目、6日目の細胞について、Cap analysis of gene expression (CAGE)法を用いてプロモーターの活性変動の計測、Native Elongating Transcript (NET)-CAGE法を用いてエンハンサー領域の網羅的同定および活性変動の計測を行った。さらにHiCap法を用いた高次クロマチン構造解析を行うことで、ヒト神経分化段階におけるプロモーター・エンハンサーの相互作用も明らかにした。同定されたエンハンサー領域には神経・精神疾患関連遺伝子多型が高密度に濃縮しており、さらに、神経分化・発生に関与する遺伝子の発現を制御することが示唆された。本研究によって得られた知見は、これまで明らかとなっていなかった神経・精神疾患の病態解明や治療開発の基盤となることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Karolinska Institutet/KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Karolinska Institutet/KTH Royal Institute of Technology
• [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: University of Helsinki
• [雑誌論文] Primary cilia promote the differentiation of human neurons through the WNT signaling pathway (2024)
  • 著者名/発表者名: Coschiera Andrea、Yoshihara Masahito、Lauter Gilbert、Ezer Sini、Pucci Mariangela、Li Haonan、Kavsek Alan、Riedel Christian G.、Kere Juha、Swoboda Peter
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 22 ページ: 48
  • DOI: 10.1186/s12915-024-01845-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptomic differences between human 8-cell-like cells reprogrammed with different methods (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara Masahito、Kere Juha
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 18 ページ: 1621～1628
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2023.06.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] B1 SINE-binding ZFP266 impedes mouse iPSC generation through suppression of chromatin opening mediated by reprogramming factors (2023)
  • 著者名/発表者名: Kaemena Daniel F.、Yoshihara Masahito、Beniazza Meryam、Ashmore James、Zhao Suling、Bertenstam Marten、Olariu Victor、Katayama Shintaro、Okita Keisuke、Tomlinson Simon R.、Yusa Kosuke、Kaji Keisuke
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 488
  • DOI: 10.1038/s41467-023-36097-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comprehensive characterization of the embryonic factor LEUTX (2023)
  • 著者名/発表者名: Gawriyski L, Jouhilahti EM, Yoshihara M, Fei L, Weltner J, Airenne TT, Trokovic R, Bhagat S, Tervaniemi MH, Murakawa Y, Salokas K, Liu X, Miettinen S, Burglin TR, Sahu B, Otonkoski T, Johnson MS, Katayama S, Varjosalo M, Kere J.
  • 雑誌名: iScience 巻: 26 ページ: 106172～106172
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.106172
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Perivascular localized cells commit erythropoiesis in PDGF‐B‐expressing solid tumors (2023)
  • 著者名/発表者名: Hosaka Kayoko、Wang Chenchen、Zhang Shiyue、Lv Xue、Seki Takahiro、Zhang Yin、Jing Xu、Wu Jieyu、Du Qiqiao、He Xingkang、Fan Yulong、Li Xuan、Kondo Makoto、Yoshihara Masahito、Qian Hong、Shi Lihong、Zhu Ping、Xu Yuanfu、Yang Yunlong、Cheng Tao、Cao Yihai
  • 雑誌名: Cancer Communications 巻: 43 ページ: 637～660
  • DOI: 10.1002/cac2.12423
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ヒト8細胞期胚様細胞(8CLCs)の作製およびトランスクリプトーム比較解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉原 正仁
  • 学会等名: 幹細胞を用いた化学物質リスク情報共有化コンソーシアム 第5回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト8細胞期胚様細胞 (8CLCs)の網羅的遺伝子発現比較解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉原 正仁, Juha Kere
  • 学会等名: NGS EXPO 2023
• [学会発表] 新規初期化因子によるヒト初期胚様幹細胞の作製 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉原 正仁
  • 学会等名: アステラス病態代謝研究会 第53回研究報告会
• [図書] ゲノム編集の最新技術と医薬品・遺伝子治療・農業・水畜産物・有用物質生産への活用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉原 正仁、他59名
  • 総ページ数: 605
  • 出版者: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861049781