大規模生命データから中核要素を選び取る解析法の構築

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22KJ2462
• 配分区分: 基金
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 藤井 健 九州大学, システム生命科学府, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2023-03-08 – 2025-03-31
• キーワード: 一細胞オミクス / 空間オミクス / エピゲノム

研究実績の概要

本研究では、単一細胞オミクスデータ中から、細胞集団のマーカーとなる特徴量や、細胞状態に変化を及ぼす特徴量など、解釈に必要な情報を獲得する技術の開発を目指す。また、並行してオミクス技術の開発および、新規データの取得・解析を行う。本年度は、2022年度に開発した (1)空間情報とタンパク質発現情報の同時取得を行う空間プロテオーム解析技術、(2)細胞ごとに二種類のエピゲノム情報の同時取得を行う一細胞マルチエピゲノム解析技術の二点のオミクス技術によるデータの取得と定量・解析を行なった。(1)空間プロテオーム解析技術では、この技術のデモンストレーションとして、新たにヒト子宮癌肉腫をサンプルとしたデータの取得を行った。ヒト子宮癌肉腫では、上皮間葉転換(EMT)がおこり、上皮細胞・間葉系細胞が入り混じっているが、転換期に当たる細胞は同定されていなかった。上皮細胞・間葉系細胞の同定に加え、EMTマーカーとなるシグナルタンパク質の発現が上昇した、活性化状態の細胞を発見した。さらにこれらの各細胞種の空間的な存在パターンを示した。この解析技術と結果について執筆した論文は、Nature communicationsでin pressである。(2)一細胞マルチエピゲノム解析手法では、新たにマウス胚のLimbをサンプルとし、RNA Polymerase II(RNAPII) & H3K4トリメチル化(H3K4me3)、RNAPII & MyoDの局在を定量した。RNAPIIの局在パターンから細胞種を同定し、骨格筋形成におけるH3K4me3の集積状態やMyoDの結合状態について解析を行なった。この解析技術と結果について執筆した論文を現在執筆中である。

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

オミクス技術開発およびデータの取得は順調に進展している。空間オミクスデータの解析から、特定の共通したシグナル発現を示す未知細胞集団の発見に成功した。

今後の研究の推進方策

これまでに取得したデータをもとに複数のオミクスデータの統合解析手法の開発を行う。特にマルチエピゲノムデータの統合解析に注力する。一細胞解析の中でも普及している一細胞トランスクリプトームデータに比較して、感度の低いデータとなるため、ノイズやバッチ効果の除去に重点をおいた手法の開発を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Genome-wide mapping and cryo-EM structural analyses of the overlapping tri-nucleosome composed of hexasome-hexasome-octasome moieties (2024)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Masahiro、Fujii Takeru、Tanaka Hiroki、Maehara Kazumitsu、Morishima Ken、Shimizu Masahiro、Kobayashi Yuki、Nozawa Kayo、Takizawa Yoshimasa、Sugiyama Masaaki、Ohkawa Yasuyuki、Kurumizaka Hitoshi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05694-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise immunofluorescence canceling for highly multiplexed imaging to capture specific cell states (2024)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Tomimatsu, Takeru Fujii, Ryoma Bise, Kazufumi Hosoda, Yosuke Taniguchi, Hiroshi Ochiai, Hiroaki Ohishi, Kanta Ando, Ryoma Minami, Kaori Tanaka, Taro Tachibana, Seiichi Mori, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Masao Nagasaki, Seiichi Uchida, Hiroshi Kimura, Masashi Narita and Yasuyuki Ohkawa
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: - ページ: in press
  • 査読あり
• [学会発表] 単一細胞マルチエピゲノミクスによるクロマチンダイナミクスの解 明 (2024)
  • 著者名/発表者名: 藤井健、原田哲仁、前原一満、田中かおり、木村宏、大川恭之
  • 学会等名: 第11回細胞競合コロキウム,
• [学会発表] Simultaneous analysis of cell lineage and the regulatory mechanisms by single-cell multi targeted ChIL-seq (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeru Fujii, Akihito Harada, Kazumitsu Maehara, Kaori Tanaka, Hiroshi Kimura, Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Single cell genomics conference 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 単一細胞マルチエピゲノミクスによる骨格筋分化ダイナミクスの解明, (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤井健、原田哲仁、前原一満、田中かおり、木村宏、大川恭之
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会