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2023 年度 実施状況報告書

1細胞を超え1細胞内レベルで捉える破骨細胞の遺伝子発現制御ー骨粗鬆症克服へ

研究課題

研究課題/領域番号 23K15736
研究機関東京大学

研究代表者

岡田 寛之  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10883481)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
キーワード破骨細胞 / 1細胞内解析
研究実績の概要

1細胞内解析技術iSCseqを洗練させた。細胞内遺伝子発現情報を網羅的に解読することで、1細胞内には複数の遺伝子発現パターンを内在できること、さらには複数の分化段階を許容できることが明らかになった。
シングルセル解析の公共データを用いた統合解析を行った結果、破骨細胞のサブセット同定に成功した。より骨吸収能が高いサブセットは、生理的な骨の中には存在しないが、骨腫瘍やがん骨転移など病的な骨破壊が進む場所には存在することを明らかにした。さらに、ネットワーク解析の結果、破骨細胞分化と融合を切り分けて議論することが可能になった。融合の初期の段階では、分化経路に乗らない細胞成分が含まれることが明らかになった。これまで1方向に細胞の分化は進むと考えられてきたが、多核細胞の分化・融合は、複雑な進行を辿ることが初めて明らかとなった。また、骨腫瘍、がん骨転移部において、なぜ病的骨破壊が起こるのか、新しく同定した破骨細胞のサブセットが一因と考えられた。
iSCseq法は、生きた細胞の遺伝子発現を捉える技術として、国際的認知度も上昇しつつある。一方で必須の機器であるSS2000は、東京大学学内に未設置であり、研究環境の整備が必要な状況は改善できていない。また、1細胞分画ごとのライブラリ調整およびシーケンスにかかるコスト削減の必要など、課題も残されている。研究をさらに飛躍させるためには、共同研究先との関係性を維持しつつ、研究内容のアピール、アウトリーチ活動も必須と考えている。さらなる支援を必要としている状況である。

現在までの達成度 (区分)
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

本研究成果は、ハーバード大学との国際共同研究で進めた。すでに国内外の学会シンポジウム研究会で複数報告し、エキスパートとの議論を通して、さらに理論を深めた。iSCseq論文は、bioRxivで結果はすでに公開しており、2024.4.1現在13kを超えるアクセス数を得ており、iSCseqが世界に普及していることを示す結果となっている。
さらに解析技術については、Practical Compass of single cell RNA-seq.として、Curr Osteporos Res誌にアクセプトされた。
学会発表は国内国外とも積極的に行った。American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR) annual meeting 2023; Cold Spring Harbour Laboratory Meeting "Single Cell Analyses" 2023; Gordon Research Conference "Bones and Teeth" 2024; AGBT 2024にて、国際学会, 口演発表を行った。Cell Bio 2023, Discover BMB by ASBMB 2024での国際学会, ポスター発表を行った。

今後の研究の推進方策

iSCseq論文は、一流国際誌に投稿し、査読を受けているところであり、本年度中にpublicationに至ることが期待される。2024年度も国内国際学会での発表を行い、普及に努める。ハーバード大学歯学部との国際共同研究を継続し、iSCseq projectの次の国際共同研究成果をまとめるべく、現在尽力しているところである。
iSCseqによって骨を壊す破骨細胞が成り立つメカニズムとして、融合・多核化に関わる細胞の順序への糸口が見えた。同手法の拡張として、まさに細胞融合を起こしている現場を捉えるなどが考えられる。iSCseq法に必須の機器であるSS2000(Yokogawa)は資金不足のため調達できていない。申請者がJSTなどの大型予算へのアプライを継続する、後進の育成などアウトリーチ活動を行うなど、研究を邁進するための環境整備も合わせて行っていく所存である。

次年度使用額が生じた理由

本年度途中に、急遽Spatial Transcriptomicsが私たちの実験対象にも応用可能な技術になりました。そこで実験計画を見直した結果、次年度に計画を上回る支出が必要な見込みとなりました。当初計画とは異なり本年度は他予算での運用で研究を遂行し、次年度の大型出費に備えることにしました。研究は順調に進んでおり、合目的的研究費の執行ができていると評価しています。よろしくご配慮ください。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Harvard School of Dental Medicine(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard School of Dental Medicine
  • [雑誌論文] Advancing single cell technology: iSCseq drives living subcellular transcriptomic profiling in osteoimmune diversity2024

    • 著者名/発表者名
      Okada H, Terui Y, Seki M, Terashima A, Tani S, Motooka D, Kanazawa S, Hosonuma M, Miyahara J, Makabe K, Omata Y, Onodera S, Yano F, Kajiya H, Gori F, Saito T, Okabe K, Suzuki Y, Baron R, Chung UI, Tanaka S, Hojo H.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1101/2022.09.05.506360

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Practical Compass of Single-Cell RNA-Seq Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Okada Hiroyuki、Chung Ung-il、Hojo Hironori
    • 雑誌名

      Current Osteoporosis Reports

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s11914-023-00840-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Inclusive Living Subcellular Sequencing by iSCseq Rendering Physical, Physiological and Pathological Features in Osteoclast Diversity.2024

    • 著者名/発表者名
      H. Okada, Y. Terui, Y. Omata, M. Seki, S. Tani, A. Terashima, S. Kanazawa, M. Hosonuma, J. Miyahara, K. Makabe, S. Onodera, F. Yano, H. Kajiya, F. Gori, T. Saito, K. Okabe, Y. Suzuki, R. Baron, U. Chung, S. Tanaka, H. Hojo.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference “Bones and Teeth” 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Inclusive living subcellular sequencing spotlights physical physiological and human pathological features in osteoimmune diversity.2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okada, Yuta Terui, Asuka Terashima, Masahide Seki, Sanshiro Kanazawa, Francesca Gori, Taku Saito, Yutaka Suzuki, Roland Baron, Ung-il Chung, Sakae Tanaka, Hironori Hojo.
    • 学会等名
      AGBT 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Inclusive living subcellular sequencing clarifies physical physiological and human pathological features in osteoimmune diversity.2024

    • 著者名/発表者名
      Okada H, Terui Y, Terashima A, Gori F, Suzuki Y, Baron R, Chung UI, Tanaka S, Hojo H.
    • 学会等名
      Discover BMB
    • 国際学会
  • [学会発表] 破骨細胞のデジタルハック; シングルセルを超えてサブセルラーへ2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 寛之, 照井 悠太, 小俣 康徳, 関 真秀, 谷 彰一郎, 宮原 潤也, 真壁 健太, 寺島 明日香, 金澤 三四朗, 細沼 雅弘, 矢野 文子, 小野寺 晶子, 鍛治屋 浩, 斎藤 琢, 鈴木 穣, 岡部 幸司, Roland Baron, 田中 栄, 鄭 雄一, 北條 宏徳
    • 学会等名
      第8回日本骨免疫学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 第75回日本細胞生物学会2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 寛之
    • 学会等名
      SS2000は生サブセルラーシーケンスを可能に
    • 招待講演
  • [学会発表] 運動器発のサブセルラーシーケンスで細胞生物学の常識に挑む2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 寛之, 照井 悠太, 小俣 康徳, 関 真秀, 谷 彰一郎, 宮原 潤也, 真壁 健太, 寺島 明日香, 金澤 三四朗, 細沼 雅弘, 矢野 文子, 小野寺 晶子, 鍛治屋 浩, 斎藤 琢, 鈴木 穣, 岡部 幸司, Roland Baron, 田中 栄, 鄭 雄一, 北條 宏徳
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Subcellular sequencing by iSCseq connects transcriptomics with morphological, physical, and physiological findings.2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okada, Yuta Terui, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Roland Baron, Ung-il Chung, Sakae Tanaka, Hironori Hojo
    • 学会等名
      Cell symposia “The conceptual power of single cell biology”
    • 国際学会
  • [学会発表] Interventional and integrative subcellular sequencing (i2scseq) clarifies the multi differentiation stages embedded inside mature osteoclast2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okada *, Yuta Terui , Yasunori Omata, Masahide Seki , Shoichiro Tani, Junya Miyahara, Kenta Makabe, Asuka Terashima, Sanshiro Kanazawa, Masahiro Hosonuma, Shoko Onodera, Fumiko Yano, Hiroshi Kajiya, Taku Saito, Yutaka Suzuki, Koji Okabe, Roland Baron, Sakae Tanaka, Ung-il Chung, Hironori Hojo.
    • 学会等名
      ASBMR
    • 国際学会
  • [学会発表] 1生細胞内シーケンスで多核巨細胞の遺伝子発現制御に挑む2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 寛之, 照井 悠太, 小俣 康徳, 関 真秀, 谷 彰一郎, 宮原 潤也, 真壁 健太, 寺島 明日香, 金澤 三四朗, 細沼 雅弘, 矢野 文子, 小野寺 晶子, 鍛治屋 浩, 斎藤 琢, 鈴木 穣, 岡部 幸司, Roland Baron, 田中 栄, 鄭 雄一, 北條 宏徳
    • 学会等名
      第96回日本生化学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Subcellular sampling and sequencing by iSCseq connects transcriptomics with morphological, physical, and physiological findings in osteoimmunology.2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okada *, Yuta Terui , Yasunori Omata, Masahide Seki , Shoichiro Tani, Junya Miyahara, Kenta Makabe, Asuka Terashima, Sanshiro Kanazawa, Masahiro Hosonuma, Shoko Onodera, Fumiko Yano, Hiroshi Kajiya, Taku Saito, Yutaka Suzuki, Koji Okabe, Roland Baron, Sakae Tanaka, Ung-il Chung, Hironori Hojo.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting “Single Cell Analyses 2023”
    • 国際学会
  • [学会発表] Subcellular sequencing connects transcriptomics with physical and physiological findings.2023

    • 著者名/発表者名
      H. Okada, Y. Terui, Y. Omata, M. Seki, S. Tani, A. Terashima, S. Kanazawa, M. Hosonuma, J. Miyahara, K. Makabe, S. Onodera, F. Yano, H. Kajiya, F. Gori, T. Saito, K. Okabe, Y. Suzuki, R. Baron, U. Chung, S. Tanaka, H. Hojo.
    • 学会等名
      Cell Bio 2023
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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