2021 Fiscal Year Research-status Report
多層的なクロマチン構造破綻による造血幹細胞老化メカニズムの解明
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21K06011
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中西 未央 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70534353)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 幹細胞老化 / 分化バイアス / クロマチン高次構造 / クロマチンループ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、全身の炎症性老化の原因となる造血幹細胞（HSC）老化の知られざるクロマチン構造破綻メカニズムを解明し、その誘導因子を明らかにすることである。
初年度（2021年度）はまず従来法よりはるかに少数の細胞をもちいた転写因子・クロマチン高次構造調節因子局在の新規網羅的解析法の検討をおこなった。研究代表者がヒストン修飾をターゲットとして確立した手法をベースとして各段階の検討をおこない、クロマチン高次構造調節タンパク質や転写因子に関しても少数の細胞による解析を可能とした。
次にHSC核内の様々なスケールのクロマチン構造変化の統合的解析をおこなった。まず若齢・老齢マウスから分離したHSC核内におけるクロマチン修飾状態の変化の解析により、老化HSCの特徴である分化バイアス・異常な増殖とクロマチン状態の変化との関連を明らかにした。さらに本課題の主眼であるより高次のクロマチン構造変化についても、新規解析法の強みを活かし、老化HSCにおける高次構造調節タンパク質の一致した局在変化を示す予備的な結果を得た。
これらの結果は、これまで技術的な制約から明らかになっていなかった様々なスケールにおける多層的なクロマチン構造破綻と幹細胞老化との強い関連を示唆するものである。実際に本研究においては、1匹のHSCをもちいた複数ターゲット解析・HSCサブセットの解析により、先行研究では検出できなかった変化（とくに老化による骨髄球分化・アポトーシス抑制関連遺伝子の活性型ヒストン獲得、および分化関連転写因子とHSCにおけるヒストン修飾変化との関連）を明らかにしつつある。今後は現在進行中の老化HSCの解析を完了させ、老化による多層的クロマチン変化とその誘導因子を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度（2021年度）はまず少数細胞をもちいたヒストン修飾・転写因子・およびクロマチン高次構造調節因子局在の網羅的解析法の検討をおこなった。申請時までにおこなったヒストン修飾をターゲットとした技術開発が功を奏し、当初の予定よりも早く年度前半には転写因子・クロマチン構造調節因子をターゲットとした解析法を確立することができた。さらにこの解析法を駆使し、HSC老化によるCTCF, YY1などの高次構造調節タンパク質の一致した局在変化を示す予備的な結果を得た。これらの結果は先行研究では検出できなかった変化（とくに老化による骨髄球分化・アポトーシス抑制関連遺伝子の活性型ヒストン獲得、および分化関連転写因子とHSCにおけるヒストン修飾変化との関連）を含んでいる。これらの変化について今後、ヒストン修飾変化の鍵として同定された転写因子のノックダウンおよび新規解析法の優位性を活かした局在変化解析等により、老化との因果関係が明らかにされると期待される。
以上の研究発展は現時点で論文としての成果発表にこそ至っていないものの、エピジェネティクスに関連した学内シンポジウム等でその成果が発表され、学会発表でもその成果の一部が紹介されて高い関心を集めた。さらに関連する複数の発展的研究課題の提案・競争的研究資金獲得にもむすびつき、その抗老化研究における高い意義と発展性が認知されつつある。
以上のように研究実施計画を超えた進捗を達成できたことから、当初計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進行中の老化によるHSCの多層的クロマチン変化の解析を継続・完了させる。さらに初年度に明らかになった一部の分化関連転写因子と老化HSCにおけるクロマチン構造変化との関連について、当該転写因子のノックダウンや局在変化の解析等により更なる検証をおこなう。これらと並行して、少数細胞をもちいたクロマチン高次構造（特にエンハンサー・プロモーターループ）の高効率な解析手法開発をおこない、稀少な組織幹細胞老化解析の新たなストラテジー発展をめざす。
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