細胞一つ一つの個性が手にとるように分かる新技術の開発に成功

～疾患メカニズム解明から胚発生研究まで多様な応用に期待～

2025（令和7）年12月15日
三重大学
理化学研究所
東京科学大学
科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

新しい1細胞解析法scRepli-RamDA-seq（scRR-seq）を開発。この手法により、個々の細胞においてゲノムDNAと遺伝子発現を同時に解析できるようになった。
scRR-seqは、DNAとRNAの双方について、高品質かつ高解像度の解析を実現。
scRR-seqを用いることで、単一細胞内におけるDNAとRNAの直接的な関係が分かり、従来の手法では得られなかった知見を引き出すことが可能になった。
scRR-seqは強力かつ汎用（はんよう）性の高いツールであり、疾患メカニズムの解明から胚発生研究まで幅広い研究分野で新たな発見をもたらすことが期待される。

三重大学 生物資源学研究科の竹林 慎一郎 教授、プーンパーム・ラウィン 助教（理化学研究所 客員研究員）、大学院生（研究当時）の米田 泰城 さん、大学院生の今田 泰斗 さん、理化学研究所の平谷 伊智朗 チームディレクター、二階堂 愛 チームディレクター（東京科学大学 総合研究院 難治疾患研究所 教授）らの共同研究グループは、scRepli-RamDA-seq（scRR-seq）と呼ばれる新しい1細胞解析技術を開発しました。この手法により、1つの細胞の中でゲノムDNAとRNAの両方を高解像度で同時に解析することが可能となりました。DNAの変化と遺伝子発現の変化を直接的に結び付けることができるため、従来の技術ではアプローチの難しかった課題の解決につながることが期待されます。
近年、1細胞解析技術の進展は、細胞集団の解析では捉えられない細胞間の不均一性（細胞ごとの個性）を明らかにすることで生物学のさまざまな分野に革新を起こし、希少な異常細胞の同定など数多くの発見をもたらしてきました。しかし、既存の1細胞解析法の多くはDNAとRNAを別々に扱うため、これらの分子がどのように機能的に結び付いているかという理解には限界がありました。この課題を克服するために、共同研究グループがこれまでに確立してきた2つの最先端1細胞解析法、すなわちDNAコピー数を高解像度でシーケンス解析するscRepli-seqと、高感度のRNAシーケンス法であるRamDA-seqを組み合わせることで、1つの細胞からDNAとRNAを同時に解析できるようにscRR-seqを設計しました。scRR-seqを用いることで、新しい細胞周期進行マーカーを発見し、またDNAコピー数と遺伝子発現量の関係は必ずしも単純に正の相関を示すわけではないことも明らかになりました。
本研究は、科学雑誌「Nature Communications」（現地時間2025年12月15日付）に掲載されました。
本研究は、以下の支援を受けて実施されました。
科学技術振興機構（JST） 戦略的創造研究推進事業 CRESTの研究領域「ゲノムスケールのDNA設計・合成による細胞制御技術の創出（研究総括：塩見 春彦）」の研究課題「潜在的不安定性から読み解くゲノム設計原理（研究代表者：平谷 伊智朗、主たる共同研究者：竹林 慎一郎、JPMJCR20S5）」、研究領域「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（研究総括：岡田 康志）」の「ゲノムレジリエンス破綻の理解と未来予測（研究代表者：二階堂 愛、JPMJCR21N6）」、日本学術振興会（JSPS） 科学研究費助成事業 基盤研究（B）「遺伝子の機能的発現を可能にするクロマチンドメインの構築原理解明（研究代表者：竹林 慎一郎、JP23K23862）」、科学研究費助成事業 挑戦的研究（萌芽）「栄養膜巨細胞に内在するゲノムコピー数調節原理の解明（研究代表者：竹林 慎一郎、JP24K21835）」、科学研究費助成事業 基盤研究（B）「細胞老化におけるゲノム倍数性変動の多様性とその意義（研究代表者：竹林 慎一郎、JP25K02254）」、科学研究費助成事業 学術変革領域研究（B）「初期胚が持つ染色体分配異常へのリスクマネジメント（研究分担者：竹林 慎一郎、JP25H01445）」、科学研究費助成事業 挑戦的研究（開拓）「1細胞全ゲノム解析の第二世代化と多次元化への挑戦（研究代表者：平谷 伊智朗、JP20K20582）」、科学研究費助成事業 基盤研究（A）「マウス初期発生における体細胞型複製タイミング制御確立過程の解析（研究代表者：平谷 伊智朗、JP25H00982）」、高深度オミクス医学研究拠点整備事業(東京科学大学)、学術領域展開ハブ形成プログラム(東京科学大学)

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（1.11MB）

＜論文タイトル＞

“scRepli-RamDA-seq: a multi-omics technology enabling the analysis of gene expression dynamics during S-phase”

DOI：10.1038/s41467-025-64688-1

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