2020 Fiscal Year Annual Research Report
Quest for human-specific brain cell through single-cell transcriptome analysis
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19H03313
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
郷 康広 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任准教授 (50377123)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 進化 / 脳 / ヒト / チンパンジー / 類人猿 / シングルセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトらしさをつかさどるヒト特異的脳細胞を同定するために，ヒトと類人猿の死後脳を用いたシングルセル比較トランスクリプトーム解析を行うことを目的とした．ヒトや類人猿は実験動物ではないため，新鮮な脳試料を入手することが難しい．そのため，シングルセルスランスクリプトーム解析に通常用いられる生細胞ではなく，凍結試料でも使用が可能であると考えられている細胞核を用いたシングルセル（核）スランスクリプトーム解析の実験プロトコル・解析パイプラインを構築する必要がある．令和2年度は，マウス凍結脳を用いた脳組織分散，細胞核の単離，シングル核トランスクリプトーム解析用ライブラリ作成，シーケンス，情報解析の各ステップの最適化を行った．その結果，一度の実験で一つのサンプルから約1万細胞核分の発現情報を得るプロトコル・パイプラインを構築することができた．また，生物学的反復実験（biological replicate）数を増大させるために，複数のサンプルを事前のタグ付けすることなしに，解析的に個体の変異情報から区別するための情報解析手法を構築した．このことにより，コストの増大なしに反復数（＝サンプル数）を増やすことが可能となり，より頑強な統計解析を行うことが可能となった．さらに，解析対象細胞（核）数を約20倍向上させるためのプロトコルを開発し，予備実験を行うためのプロトコルの検討を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
細胞核を用いたシングル核トランスクリプトーム解析のための実験・解析パイプラインをマウス凍結脳試料を用いて構築した．類人猿の死後脳に関しては，過去の研究において収集したものを利用するほか，新たな脳サンプル収集に関する共同利用研究の手続きを進めた．ヒトの死後脳利用に関しても倫理申請などを含めた共同研究体制を構築した．一方で，死後脳の利用を考えていた京都大学霊長類研究所および新潟大学脳研究所への出張が，コロナ禍による影響を受け，計画通りには進展しなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
類人猿としてチンパンジー，ゴリラの死後脳収集を京都大学霊長類研究所との共同研究として行う．ヒトの死後脳収集に関しては新潟大脳研究所との共同研究として行う．すでに両研究所とは共同利用・共同研究体制を構築済みである．
収集したヒトと類人猿凍結脳試料を用いてシングル核トランスクリプトーム実験を行う．マウスで構築したプロトコル・パイプラインを用いて，ヒト・類人猿でも同様の結果が得られるかどうか検証する．
さらに，生物学的反復実験数および解析細胞（核）数の向上を目指し令和2年度に開発したプロトコルを適用し，実験・解析を進める．
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[Journal Article] AUTS2 Regulation of Synapses for Proper Synaptic Inputs and Social Communication2020
Author(s)
Hori K, Yamashiro K, Nagai T, Shan W, Egusa SF, Shimaoka K, Kuniishi H, Sekiguchi M, Go Y, Tatsumoto S, Yamada M, Shiraishi R, Kanno K, Miyashita S, Sakamoto A, Abe M, Sakimura K, Sone M, Sohya K, Kunugi H, Wada K, Yamada M, Yamada K, Hoshino M.
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Journal Title
iScience
Volume: 23
Pages: 101183
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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