空間トランスオミクス技術の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 代謝アダプテーションのトランスオミクス解析
• 研究課題/領域番号: 18H04802
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 大川 恭行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80448430)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: トランスオミクス / エピゲノム / トランスクリプトーム / プロテオーム

研究実績の概要

オミクス技術の発展は、ゲノム、エピゲノムからメタボロームに至るあらゆる細胞内の情報を1細胞レベルで高精度に解析することを目標に、改良、発展の道を辿ってきた。一方空間情報に紐づけされたオミクス解析技術の開発は殆ど行われていない。そこで、本研究では、組織内の細胞の位置情報を保持した状態での1細胞解像度の空間オミクス技術の開発を行うことを目指している。まず、本研究ではトランスクリプトームとローカライゾームの同時解析法の確立を行った。その手法として組織切片上での任意の部位のトランスクリプトームをレーザーマイクロダイセクション等の特殊な手法無しで、10マイクロメーター以上の解像度で取得する技法を開発した。現在、特許申請並びに論文投稿準備中である。部位を指定してしないアンバイアスな手法についても検証を進めている。またエピゲノム部分についてはクロマチン挿入標識法として論文発表を行い、プロトコールを公開した。更に、プロテオーム等の他のオームの同時解析技術の準備を進めている。本技術開発では、主軸となるのは対象となるトランスクリプトーム、プロテオーム等の情報を空間情報に紐づけした人工的なRNAに転換する点にあった。この点について解決する技法を開発し、現在検証を行っている。また次世代シークエンサー(NGS)の解析のみならず、より汎用的な手法での同一細胞群のトランスオミクスを空間・位置情報に紐づけしつつ1細胞レベルで理解する新たなオミクス解析についても準備を進めている。

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

当初計画に従って進捗しており、論文発表を重ねている。

今後の研究の推進方策

引き続き当初計画に従って進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] Locomotor Training Increases Synaptic Structure With High NGL-2 Expression After Spinal Cord Hemisection (2019)
  • 著者名/発表者名: Kobayakawa Kazu、DePetro Kyleigh Alexis、Zhong Hui、Pham Bau、Hara Masamitsu、Harada Akihito、Nogami Jumpei、Ohkawa Yasuyuki、Edgerton V. Reggie
  • 雑誌名: Neurorehabilitation and Neural Repair 巻: 33 ページ: 225～231
  • DOI: 10.1177/1545968319829456
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] miR-124 dosage regulates prefrontal cortex function by dopaminergic modulation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kozuka Takashi、Omori Yoshihiro、Watanabe Satoshi、Tarusawa Etsuko、Yamamoto Haruka、Chaya Taro、Furuhashi Mayu、Morita Makiko、Sato Tetsuya、Hirose Shinichi、Ohkawa Yasuyuki、Yoshimura Yumiko、Hikida Takatoshi、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-38910-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell-autonomous and redundant roles of Hey1 and HeyL in muscle stem cells: HeyL requires Hes1 to bind diverse DNA sites (2019)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Yu-taro、Nakamura Miki、Hino Nobumasa、Nogami Jumpei、Tsuji Sayaka、Sato Takahiko、Zhang Lidan、Tsujikawa Kazutake、Tanaka Toru、Izawa Kohei、Okada Yoshiaki、Doi Takefumi、Kokubo Hiroki、Harada Akihito、Uezumi Akiyoshi、Gessler Manfred、Ohkawa Yasuyuki、Fukada So-ichiro
  • 雑誌名: Development 巻: 146 ページ: 163618～163618
  • DOI: 10.1242/dev.163618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathological changes of distal motor neurons after complete spinal cord injury (2019)
  • 著者名/発表者名: Yokota Kazuya、Kubota Kensuke、Kobayakawa Kazu、Saito Takeyuki、Hara Masamitsu、Kijima Ken、Maeda Takeshi、Katoh Hiroyuki、Ohkawa Yasuyuki、Nakashima Yasuharu、Okada Seiji
  • 雑誌名: Molecular Brain 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s13041-018-0422-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptome profiling of refractory atopic keratoconjunctivitis by RNA sequencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Akira、Asada Yosuke、Suita Naomasa、Iwamoto Satoshi、Hirakata Toshiaki、Yokoi Norihiko、Ohkawa Yasuyuki、Okada Yukinori、Yokomizo Takehiko、Ebihara Nobuyuki
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 143 ページ: 1610～1614
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.11.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mouse polycomb group gene Cbx2 promotes osteoblastic but suppresses adipogenic differentiation in postnatal long bones (2019)
  • 著者名/発表者名: Katoh-Fukui Yuko、Baba Takashi、Sato Tetsuya、Otake Hiroyuki、Nagakui-Noguchi Yuko、Shindo Miyuki、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Tsumura Hideki、Morohashi Ken-ichirou、Fukami Maki
  • 雑誌名: Bone 巻: 120 ページ: 219～231
  • DOI: 10.1016/j.bone.2018.10.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] A chromatin integration labelling method enables epigenomic profiling with lower input (2018)
  • 著者名/発表者名: Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Handa Tetsuya、Arimura Yasuhiro、Nogami Jumpei、Hayashi-Takanaka Yoko、Shirahige Katsuhiko、Kurumizaka Hitoshi、Kimura Hiroshi、Ohkawa Yasuyuki
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 21 ページ: 287～296
  • DOI: 10.1038/s41556-018-0248-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fetal Leydig cells dedifferentiate and serve as adult Leydig stem cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Shima Yuichi、Miyabayashi Kanako、Sato Tetsuya、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Doi Masao、Okamura Hitoshi、Suzuki Kentaro
  • 雑誌名: Development 巻: 145 ページ: 169136～169136
  • DOI: 10.1242/dev.169136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prolonged inhibition of hepatocellular carcinoma cell proliferation by combinatorial expression of defined transcription factors (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashima Yasuo、Horisawa Kenichi、Udono Miyako、Ohkawa Yasuyuki、Suzuki Atsushi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 109 ページ: 3543～3553
  • DOI: 10.1111/cas.13798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cancer-associated mutations of histones H2B, H3.1 and H2A.Z.1 affect the structure and stability of the nucleosome (2018)
  • 著者名/発表者名: Arimura Yasuhiro、Ikura Masae、Fujita Risa、Noda Mamiko、Kobayashi Wataru、Horikoshi Naoki、Sun Jiying、Shi Lin、Kusakabe Masayuki、Harata Masahiko、Ohkawa Yasuyuki、Tashiro Satoshi、Kimura Hiroshi、Ikura Tsuyoshi、Kurumizaka Hitoshi
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/nar/gky661
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MNase, as a probe to study the sequence-dependent site exposures in the +1 nucleosomes of yeast (2018)
  • 著者名/発表者名: Luo Di、Kato Daiki、Nogami Jumpei、Ohkawa Yasuyuki、Kurumizaka Hitoshi、Kono Hidetoshi
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 46 ページ: 7124～7137
  • DOI: 10.1093/nar/gky502
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide analysis of the spatiotemporal regulation of firing and dormant replication origins in human cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Nozomi、Maehara Kazumitsu、Yoshida Kazumasa、Ohkawa Yasuyuki、Fujita Masatoshi
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 46 ページ: 6683～6696
  • DOI: 10.1093/nar/gky476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of miR-305, a microRNA that promotes aging, and its target mRNAs in Drosophila (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda Makiko、Sato Tetsuya、Ohkawa Yasuyuki、Inoue Yoshihiro H.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 23 ページ: 80～93
  • DOI: 10.1111/gtc.12555
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Ono Yusuke、Taguchi Hiroyuki、Yoshioka Kiyoshi、Kitajima Yasuo、Xie Yan、Sato Yuko、Iwasaki Takeshi、Nogami Jumpei、Okada Seiji、Komatsu Tetsuro、Semba Yuichiro、Takemoto Tatsuya、Kimura Hiroshi、Kurumizaka Hitoshi、Ohkawa Yasuyuki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03845-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ad4BP/SF-1 regulates cholesterol synthesis to boost the production of steroids. (2018)
  • 著者名/発表者名: Baba T, Otake H, Inoue M, Sato T, Ishihara Y, Moon JY, Tsuchiya M, Miyabayashi K, Ogawa H, Shima Y, Wang L, Sato R, Yamazaki T, Suyama M, Nomura M, Choi MH, Ohkawa Y, Morohashi KI
  • 雑誌名: Communications biology 巻: 1 ページ: 18
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0020-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sensitive detection of fluorescence in western blotting by merging images (2018)
  • 著者名/発表者名: Kondo Y, Higa S, Iwasaki T, Matsumoto T, Maehara K, Harada A, Baba Y, Fujita M, Ohkawa Y.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0191532
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Autism-Related Protein CHD8 Cooperates with C/EBPβ to Regulate Adipogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kita Yasuyuki、Katayama Yuta、Shiraishi Taichi、Oka Takeru、Sato Tetsuya、Suyama Mikita、Ohkawa Yasuyuki、Miyata Keishi、Oike Yuichi、Shirane Michiko、Nishiyama Masaaki、Nakayama Keiichi I.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 23 ページ: 1988～2000
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.04.050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cryo-EM structure of the nucleosome containing the ALB1 enhancer DNA sequence (2018)
  • 著者名/発表者名: Takizawa Yoshimasa、Tanaka Hiroki、Machida Shinichi、Koyama Masako、Maehara Kazumitsu、Ohkawa Yasuyuki、Wade Paul A.、Wolf Matthias、Kurumizaka Hitoshi
  • 雑誌名: Open Biology 巻: 8 ページ: 170255～170255
  • DOI: 10.1098/rsob.170255
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct reprogramming of spiral ganglion non-neuronal cells into neurons: Toward ameliorating sensorineural hearing loss by gene therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Noda T, Meas S.J, Nogami J, Amemiya Y, Uchi R, Ohkawa Y, Nishimura K, Dabdoub A.
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fcell.2018.00016
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 細胞ポテンシャル測定システムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: CREST領域会議
• [学会発表] 1細胞トランスクリプトミクス による骨格筋特異的クロマチン構造の解明 発表 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: ゲノム編集班会議
• [学会発表] Transcriptional Plasticity regulated by novel Histone H3 Varigants (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 理研連携プロジェクト「エピゲノム操作」
  • 招待講演
• [学会発表] Chromatin Integration Labeling- an Epigenomic Profiling for Single Cell Analysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Cell Symposium: Single Cells: Technology to Biology
  • 国際学会
• [学会発表] 骨格筋再生におけるヒストン転換 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第７回骨格筋生物学研究会
• [学会発表] 単一細胞レベルのエピゲノム解析技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 九大発産・学・官交流促進シーズ発表会2019
• [学会発表] Low-input Epigenomic Profiling Technology toward Identifying Myogenic Chomatin Structure. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Muscle Development, Regeneration and Disease 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 遺伝子発現能から迫る骨格筋再生機構の解明～トランスクリプトミクスによるアプローチ～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: NCNP神経研究所セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 1細胞エピゲノム解析技術の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第12回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] ゲノムワイドな遺伝子発現制御機構を基盤とした神経組織特異的クロマチン構造の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 【ゲノム編集】キックオフミーティング
• [学会発表] ChiLT-an epigenomic Profiling for Single Cell Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 第2回代謝統合オミクス領域会議
• [学会発表] クロマチン組成変化から考える細胞分化能制御～トランスクリプトミクスの新たな展開～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: 東京大学理学部研究セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ChiLT-an Epigenomic Profiling for Single Cell Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference「Chromatin Encounters Shaping Genome Architecture and Function」
  • 国際学会
• [学会発表] Histone H3.3 sub-variants are required for regulating skeletal muscle differentiation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuyuki Ohkawa
  • 学会等名: 2018 Federation of American Societies for Experimental Biology (FASEB)
  • 国際学会
• [学会発表] Histone composition in chromatin regulates skeletal muscle regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: 大川恭行
  • 学会等名: The 6th Society of Skeletal Muscle Cells