ヒト胎盤・子宮内膜細胞のゲノム空間配置解明と疾患ゲノム研究への応用

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H03231
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 国立研究開発法人国立成育医療研究センター
• 研究代表者: 中林 一彦 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 周産期病態研究部, 室長 (10415557)
• 研究分担者: 内山 徹 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 成育遺伝研究部, 室長 (10436107) ; 阿久津 英憲 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 生殖医療研究部, 部長 (50347225) ; 横溝 陵 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (90773276) ; 熊坂 夏彦 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, エコチル調査研究部, リサーチアソシエイト (80525527)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: クロマチン高次構造 / 胎盤 / 子宮内膜

研究実績の概要

ヒト胎盤由来細胞におけるエンハンサー・プロモーター相互作用の網羅的解明のためのmicroC解析を実施した。実験系構築のために、マウス9.5日胚をモデル材料としてcapture-microCライブラリを作製しシーケンスデータを解析した。キャプチャーベイトが設定されているマウス遺伝子プロモーター領域以外の配列が高比率で含まれていたことから、プロモーター・エンハンサー（P/E）相互作用の網羅的同定が可能と思われる高品質のライブラリが得られていると判断された。このモデルデータを使って、P/E相互作用データ解析系の構築を進めている。
次に、ヒト胎盤幹細胞（TS）、そこから分化誘導した合胞体トロフォブラスト細胞（ST）、絨毛外トロフォブラスト（EVT）のそれぞれについてマイクロコッカルヌクレアーゼによるクロマチン消化条件を最適化し、各細胞についてmicroCライブラリを作製した（合計12ライブラリ）。テストスケールでのシーケンスデータを評価し、遠距離相互作用を捕捉したと判定されるリードを高比率で含むライブラリが取得できていることを確認した。ヒト遺伝子プロモーター領域を標的としたcapture-microCライブラリ（合計8個）の作製を完了した。R6年度にシーケンスデータを取得し、データ解析を実施する。
運命決定パイオニア転写因子 (PF) 探索のために必要な5hmC解析の手法として当初は抗5hmC抗体免疫沈降シーケンス法を想定していたが、一塩基解像度で5hmC修飾塩基の同定が可能な方法であるAPOBECシーケンス法についても検討を開始した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ヒト胎盤由来細胞におけるエンハンサー・プロモーター相互作用の網羅的解明のためのmicroC解析に関しては、概ね予定通りに進んでいる。ヒト胎盤構成細胞の運命決定に関わるパイオニア転写因子候補探索のための5hmC解析に関して方法の変更を決定したことから、R6年度もデータ取得を継続する。

今後の研究の推進方策

１．ヒト胎盤由来細胞におけるエンハンサー・プロモーター相互作用の網羅的解明：
3種類の細胞についてcapture-microCデータを取得し、各細胞を特徴付けるエンハンサー・プロモーター相互作用情報を抽出する。産科・婦人科関連疾患GWASで同定された疾患関連バリアント座位（子宮内膜症GWAS座位は14箇所）とエンハンサー・プロモーター相互作用ゲノム位置情報とを比較し、疾患関連バリアントが作用する遺伝子と細胞タイプの特定を試みる。

２．ヒト胎盤構成細胞の運命決定に関わるパイオニア転写因子探索：TS分化誘導系で5hmCデータを取得・解析し、パイオニアファクター候補因子結合ゲノム部位を網羅的に同定する。そのゲノム領域群を対象とした転写因子モチーフ解析やChIP-seqデータとの比較により、パイオニアファクター候補群の同定を試みる。

研究成果

• [雑誌論文] Upregulated expression of lamin B receptor increases cell proliferation and suppresses genomic instability: implications for cellular immortalization (2024)
  • 著者名/発表者名: En Atsuki、Takemoto Kentaro、Yamakami Yoshimi、Nakabayashi Kazuhiko、Fujii Michihiko
  • 雑誌名: The FEBS Journal 巻: 291 ページ: 2155-2171
  • DOI: 10.1111/febs.17113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of NSD2 causes dysregulation of synaptic genes and altered H3K36 dimethylation in mice (2024)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Shiori、Kojima Kazuaki、Ohnishi Eriko、Takayama Yuka、Kikuchi Hiroki、Takada Shuji、Nakabayashi Kazuhiko、Kawai Tomoko、Hata Kenichiro
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 15 ページ: 1308234
  • DOI: 10.3389/fgene.2024.1308234
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biallelic non-productive enhancer-promoter interactions precede imprinted expression of Kcnk9 during mouse neural commitment (2024)
  • 著者名/発表者名: Rengifo Rojas C, Cercy J, Perillous S, Gonthier-Gueret C, Montibus B, Maupetit-Mehouas S, Espinadel A, Dupre M, Hong CC, Hata K, Nakabayashi K, Plagge A, Bouschet T, Arnaud P, Vaillant I, Court F.
  • 雑誌名: Human Genetics and Genomics Advances 巻: 5 ページ: 100271～100271
  • DOI: 10.1016/j.xhgg.2024.100271
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Myelodysplasia after clonal hematopoiesis with APOBEC3-mediated CYBB inactivation in retroviral gene therapy for X-CGD (2023)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama T, Kawai T, Nakabayashi K, Nakazawa Y, Goto F, Okamura K, Nishimura T, Kato K, Watanabe N, Miura A, Yasuda T, Ando Y, Minegishi T, Edasawa K, Shimura M, Akiba Y, Sato-Otsubo A, Mizukami T, Kato M, Akashi K, Nunoi H, Onodera M.
  • 雑誌名: Molecular Therapy 巻: 31 ページ: 3424～3440
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2023.09.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene expression signatures associated with chronic endometritis revealed by RNA sequencing (2023)
  • 著者名/発表者名: Oshina Kyoko、Kuroda Keiji、Nakabayashi Kazuhiko、Tomikawa Junko、Kitade Mari、Sugiyama Rikikazu、Hata Kenichiro、Itakura Atsuo
  • 雑誌名: Frontiers in Medicine 巻: 10 ページ: 1185284
  • DOI: 10.3389/fmed.2023.1185284
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A capture methyl-seq protocol with improved efficiency and cost-effectiveness using pre-pooling and enzymatic conversion (2023)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Keita、Nakabayashi Kazuhiko、Ishiwata Keisuke、Kasuga Yoshifumi、Hata Kenichiro、Tanaka Mamoru
  • 雑誌名: BMC Research Notes 巻: 16 ページ: 141
  • DOI: 10.1186/s13104-023-06401-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a KDM6A somatic mutation responsible for Kabuki syndrome by excluding a conflicting KMT2D germline variant through episignature analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai Tomoko、Iwasaki Yuji、Ogata-Kawata Hiroko、Kamura Hiromi、Nakamura Kazuaki、Hata Kenichiro、Takano Takako、Nakabayashi Kazuhiko
  • 雑誌名: European Journal of Medical Genetics 巻: 66 ページ: 104806～104806
  • DOI: 10.1016/j.ejmg.2023.104806
  • 査読あり
• [学会発表] エピシグナチャー解析による歌舞伎症候群男児症例におけるKDM6A疾患責任体細胞系列バリアントの同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中林一彦,河合智子, 岩崎裕治, 緒方広子, 嘉村浩美, 中村和昭, 秦健一郎, 高野貴子
  • 学会等名: 第46回 日本小児遺伝学会学術集会
• [学会発表] Characterization of the impact of NSD2 loss on the transcriptional and epigenetic landscape in the brain. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita S, Kojima K, Ohnishi E, Takayama Y, Kikuchi H, Takada S, Nakabayashi K, Kawai T, Hata K. :
  • 学会等名: American Society of Human Genetics Annual Meeting 2023.11.13
  • 国際学会
• [学会発表] Application of single-cell multiomics technology to establish an effective screening method for identifying fetal nucleated red blood cells suitable for non-invasive prenatal genetic testing. (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito N, Fujii T, Taniguchi1 K, Hata K, Sago H, Nakabayashi K.
  • 学会等名: American Society of Human Genetics Annual Meeting 2023.11.13
  • 国際学会
• [学会発表] 希少遺伝性疾患ゲノム診断のためのDNAメチル化キャプチャーシーケンス法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 長谷川慶太，河合智子，春日義史，副島英伸，岡本伸彦，田中守，秦健一郎，中林一彦
  • 学会等名: 第31回日本医学会総会2023東京6NCリトリート 2023.4.22