阪大の岡田先生らとともにNF-kBの転写不均一性をスーパーエンハンサーが促進する仕組みをイメージング、1細胞RNA-seq, 1細胞ATAC-seq, 数理科学などを統合して明らかにしました。
Enhanced transcriptional heterogeneity mediated by NF-κB super-enhancers. Johannes N Wibisana, Takehiko Inaba, Hisaaki Shinohara, Noriko Yumoto, Tetsutaro Hayashi, Mana Umeda, Masashi Ebisawa, Itoshi Nikaido, Yasushi Sako, Mariko Okada. PLoS genetics 18(6) e1010235 2022年6月1日
東大の合田先生が中心になり、1細胞計測技術を開発している研究者が集まって生命科学の計測技術のスループットを再定義する提案を行いました。
Best practices for reporting throughput in biomedical research. Maik Herbig, Akihiro Isozaki, Dino Di Carlo, Jochen Guck, Nao Nitta, Robert Damoiseaux, Shogo Kamikawaji, Eigo Suyama, Hirofumi Shintaku, Angela Ruohao Wu, Itoshi Nikaido, Keisuke Goda. Nature methods 2022年5月4日
特発性自閉症の原因が胎児の時の造血系細胞のエピジェネティックな異常であり、その結果が脳や腸に見られる免疫異常であることをマウスモデルを利用して明らかにしました。神戸大の内匠先生が中心となった研究です。我々のグループでは1細胞RNA-seqを担当しました。
Chia-Wen Lin, Dian E Septyaningtrias, Hsu-Wen Chao, Mikiko Konda, Koji Atarashi, Kozue Takeshita, Kota Tamada, Jun Nomura, Yohei Sasagawa, Kaori Tanaka, Itoshi Nikaido, Kenya Honda, Thomas J McHugh, Toru Takumi
Molecular psychiatry 2022年5月2日
日本語のプレスリリースは以下です。
JST CREST データ駆動・AI駆動を中心としたデジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新[バイオDX]に採択されました。
2021年度 戦略的創造研究推進事業（CREST）の新規研究課題及び評価者について
我々のチームは、研究代表の二階堂TLが研究分担者の産総研の光山さん、東大のFrithさんと連携し、「ゲノムレジリエンス破綻の理解と未来予測」に取り組みます。
生命にはゲノムを変異させる様々な摂動から自らを保護したり、変異から再起する力(レジリエンス)が備わっています。我々はゲノムレジリエンスやその破綻の機序を1細胞マルチオミクス計測、ロボット技術、人工知能技術を用いて解明します。ゲノムレジリエンスの膨大なデータから、ゲノム不安定性が組織や細胞型ごとに特定のゲノム領域で起きる普遍的なメカニズムを理解します。さらに、データ駆動的にヒト個人ゲノム配列から疾患の原因となるゲノムレジリエンスの破綻を未来予測する人工知能を開発します。
Frithさんのグループで、我々と協力して1細胞マルチオミクスのデータ解析技術の開発、実施を担当してくれる研究員を募集しております。興味をお持ちの方は私かFrithさんまでお気軽にご連絡ください。また近隣で興味を持って頂けそうな方に転送して頂けると助かります。
Postdoctoral researcher: Frith lab, Dept. Computational Biology and Medical Sciences. Tokyo Univ.
理研BDR北島研、濱田研らとともに、卵母細胞の老化に伴う変化を1つ1つの細胞で調べました。また卵母細胞を取り囲む卵丘細胞もその空間的な対応を保ちつつ採取しました。これらの検体を我々が開発したRamDA-seq法でトランスクリプトーム解析を行いました。
その結果、卵母細胞はその生殖寿命の後期で、卵丘細胞は初期から中期で老化の影響を受けることがわかりました。卵母細胞は閉経後に染色体異常の頻度が上昇しますが、観察したトランスクリプトーム変化と関連する可能性があります。
また食事制限を老化に伴うトランスクリプトーム変化を抑える傾向があることがわかりました。老化とともに染色体上で減少するタンパク質コヒーシンを調べると、老化依存的な減少が食事制限で部分的に抑えられることがわかりました。
今後は染色体分配エラーと老化、食事制限、トランスクリプトーム変化がどのような因果関係があるのかさらなる研究が必要です。
Tappei Mishina, Namine Tabata, Tetsutaro Hayashi, Mika Yoshimura, Mana Umeda, Masashi Mori, Yayoi Ikawa, Hiroshi Hamada, Itoshi Nikaido, Tomoya S. Kitajima.
Single-oocyte transcriptome analysis reveals aging-associated effects influenced by life stage and calorie restriction.
Aging Cell. 10 July 2021.
日本語のプレスリリースはこちらです。
藤田医科大の石原さんらとの共同研究の論文が出版されました。ヌクレオソームを超遠心し複数の疎密の段階に分離し、そこに含まれるDNAをシーケンスする手法を開発しました。このデータとRNA-seqのデータ、RNAポリメラーゼ(RNAP)の結合度との関係を調べました。その結果、ヌクレオソームが密になるとRNAPが物理的に結合しにくくなり、周辺のRNAの転写量が下がる傾向がありました。
これまでヌクレオソームの化学修飾やヌクレオソームに巻き付いたDNAの酵素消化など間接的な方法で、ヌクレオソームと遺伝子の働きの強さを調べる研究が行われてきました。今回は、ヌクレオソームの疎密を物理的に分離して遺伝子の働きとの直接的な関係を網羅的に調べることに成功しました。
Satoru Ishihara*, Yohei Sasagawa, Takeru Kameda, Mana Umeda, Hayato Yamashita, Naoe Kotomura, Masayuki Abe, Yohei Shimono, Itoshi Nikaido*.
The local state of chromatin compaction at transcription start sites controls transcription levels. Nucleic Acid Research. gkab587. 07 July 2021.
(*co-corresponding author)
日本語のプレスリリースは以下です。
遺伝子の構造が「密」になると遺伝子の働きが抑制される ―遺伝子が巻き付いた円柱構造に着目して解明された遺伝子の働く強さの調節―
理研眞貝研らとの共同研究で、遺伝性精神神経疾患の一つであるクリーフストラ症候群の脳機能不全が生後でも治療できる可能性をマウスで示しました。原因遺伝子のヒストンメチル化酵素を補充するとマウスの活動量低下や不安を抑制できました。
我々のラボでは、ヒストンメチル化酵素を欠損させたマウス脳で1細胞核RNA-seqを担当し、炎症との関係を示しました。RamDA-seqで1細胞核RNA-seqを行った初めての例になります。脳はpre-mRNAのような長いRNAやポリAが付加されていないRNAが多く存在しますが、ランダムプライミングを用いるRamDA-seqではそのようなRNAももれなく捉えることができますので、1細胞核RNA-seqにも向いていると思われいます。
Ayumi Yamada, Takae Hirasawa, Kayako Nishimura, Chikako Shimura, Naomi Kogo, Kei Fukuda, Madoka Kato, Masaki Yokomori, Tetsutaro Hayashi, Mana Umeda, Mika Yoshimura, Yoichiro Iwakura, Itoshi Nikaido, Shigeyoshi Itohara, Yoichi Shinkai.
Derepression of inflammation-related genes link to microglia activation and neural maturation defect in a mouse model of Kleefstra Syndrome.
iScience. June 16, 2021
日本語のプレートは以下です。
理研BDRの藤原研との共同研究で、毛包幹細胞の起源の定説を覆す発見をしました。
4DイメージングとRamDA-seqを駆使してデータ駆動的に幹細胞の起源と誘導過程の系譜を明らかにできました。技術的には、光変換型蛍光タンパク質KikGRを全身の細胞核で発現したマウスを使って、特定の時空間の細胞を標識し1細胞RNA-seqをしているところが面白いと思います。時空間情報がなくなるscRNA-seqの弱点に対するひとつの回答になっています。我々が開発したRamDA-seq法で解析しています。
Ritsuko Morita, Noriko Sanzen, Hiroko Sasaki, Tetsutaro Hayashi, Mana Umeda, Mika Yoshimura, Takaki Yamamoto, Tatsuo Shibata, Takaya Abe, Hiroshi Kiyonari, Yasuhide Furuta, Itoshi Nikaido, and Hironobu Fujiwara.
Tracing the origin of hair follicle stem cells.
Nature. 2021
日本語のプレスリリースは以下です
精神疾患の発症が一致していない一卵性双生児由来のヒトiPSC細胞から脳オルガノイドを作製して解析した論文が出版されました。理研CBSの加藤先生、澤田先生との共同研究です。世界最高精度のQuartz-Seq2を応用した初めての論文になります。
患者由来の脳オルガノイドはGABA作動性ニューロンになりやすく、そこにはWntが関係していることを明らかにしています。Wntシグナルをレスキューすると分化能の差がなくなることを確認しています。
Tomoyo Sawada*, Thomas E. Chater*, Yohei Sasagawa*, Mika Yoshimura, Noriko Fujimori-Tonou, Kaori Tanaka, Kynon J. M. Benjamin, Apuã C. M. Paquola, Jennifer A. Erwin, Yukiko Goda, Itoshi Nikaido, Tadafumi Kato. Developmental Excitation-Inhibition Imbalance Underlying Psychoses Revealed by Single-Cell Analyses of Discordant Twins-Derived Cerebral Organoids. Molecular Psychiatry. 2020 (*These authors contributed equally)
我々のラボで研究に励んでいる社会人ドクターの一久さんのインタビュー記事が公開されました。
筑波大学大学院シス情在学生インタビュー企画 Vol.5: 一久 和弘さん（ライフイノベーション（生物情報）学位プログラム）