2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of stem cell signal using genome structure as an index and application to bone regenerative medicine
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18H02998
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
星 和人 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (30344451)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大庭 伸介 長崎大学, 大学院医歯薬学総合研究科, 教授 (20466733)
疋田 温彦 東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (60443397)
金澤 三四朗 鶴見大学, 歯学部, 助教 (60823466)
北條 宏徳 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨髄間葉系幹細胞 / single cell RNA-seq / GREAT解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、次世代シーケンサーなどバイオインフォマティクス技術を駆使し詳細に解析し得た核内ゲノム構造変化を指標にして、造血-間葉相互作用、具体的にはMSCの幹細胞シグナルを同定し、このシグナル分子を活用したhigh potential stem cellのin vitro増殖培養法を確立し、骨再生医療を実現することを目的とし、平成31年度は、前年度に引き続きsingle cell RNA-Seqにて、MSCがヘテロな細胞集団（7集団）の集合体であることを発見し、さらに個々の集団の遺伝子発現プロファイルから、2倍以上発現変動遺伝子でかつ細胞分離に使用可能なマーカーを組み合わせることで集団を分離可能であることを見出した。この7細胞集団が遺伝的に独立していることをRNA-seq解析、ATAC-seq解析にて確認したところ、各集団特異的遺伝子発現を見つけることができなかったが、各々が遺伝的に独立していることwを明らかにした。また、各集団の特性をin vitroにて評価した。その結果、いくつかの細胞集団で組織幹細胞あるいはES細胞に近い特性を有していることを見出した。そのため、GREAT解析によってこのうち、ES細胞やiPS細胞の様な幹細胞特性を有する細胞集団の同定を試みたが、組織幹細胞の特性上、ESと比較し分化度が高いため、未分化性マーカーの特異的発現は認められなかった。しかし、これらの細胞集団は胚形成に重要な役割を果たすことが明らかになった。これらの結果から、ヘテロな細胞集団で構成されているMSCは、独立した機能、特性を有する集団であることを示した。次に、in vitroにおいて造血-間葉相互作用により特性向上したMSCのオープンクロマチン領域を解析し、非相互作用群との比較によって、特性維持に重要な領域を見出した。したがって、次年度も引き続き解析をおこなっていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度前半までは概ね順調に研究進捗していたが、後半に入りコロナウイルスの影響が出始め、主に中国方面からの試薬発注や解析発注が香港、上海経由となっていたため、解析断念およびリスケジュールを強いられてしまったこと。しかしながら、本研究計画の半分は終了したため、論文投稿の準備をおこない、この度投稿準備が完了したため、本来の進捗とまではいかないまでも、概ね順調と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
幹細胞特性維持に関与するオープンクロマチン領域内に含まれる特異的発現する遺伝子を検索し、CRISPR/Casシステムにて網羅的にゲノム編集することでMSC単独でin vitro培養したときに、特性を維持し続ける因子と条件を見つけ出す。また、同時にゲノム編集マウスを作製し、in vivoでの解析も行っていく。これらの結果をもって、骨再生医療に有益な細胞培養法を確立することを目指す。
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