【研究領域課題番号】22K06180 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティクス / DNAメチル化 / クロマチン / 植物 / ゲノム

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】18K15328 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肉腫 / 脂肪肉腫 / 脱分化型脂肪肉腫 / DNAメチル化 / 脱メチル化剤 / 脱分化 / ゲノム / エピゲノム

【研究成果の概要】

脱分化型脂肪肉腫は成人に好発する高悪性度腫瘍である。今回我々は、高分化型/脱分化型脂肪肉腫に対するゲノム網羅的なDNAメチル化解析を行い、悪性度の高い脱分化型脂肪肉腫では脂肪分化に関する遺伝子のDNAメチル化が悪性化に関与している可能性を見出した。本研究成果から、今後、脱分化型脂肪肉腫に対する新規治療戦略として脱メチル化剤治療が有用な可能性が示唆された。

【研究の社会的意義】

本研究成果は、今後更なる前臨床研究が必須ではあるが、手術以外に有効な治療法が確立されていない、脱分化型脂肪肉腫の新規治療戦略となり得ることが期待される。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】ゲノム医科学

【研究領域課題番号】15K14431 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / 酸化的脱メチル化過程 / gene body領域 / 転写伸長反応 / 細胞成熟 / 心筋細胞 / ゲノム / エピゲノム / H3K36トリメチル化 / Gene body領域 / ゲノムワイド / 細胞分化 / 幹細胞 / 転写伸長

【研究成果の概要】

本研究計画はglobal DNAメチル化修飾をバックグラウンドとする哺乳類ゲノムにおいて、gene body領域のエピジェネティック状態が細胞成熟に関与する可能性を検討し、これをもとに細胞成熟の評価および誘導を目指す。当初の成熟誘導法の樹立の計画に先立ち心筋細胞と肝細胞の比較を行ったところ、低メチル化を特徴とするgene body領域エピジェネティック・ドメインは心筋細胞により強く、他の細胞にはあまり顕著に見られない特徴であることがわかった。また、DNA脱メチル化代謝中間産物の解析により酸化的脱メチル化過程がこの活性エピジェネティック・ドメインの構築に関与している可能性が示された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】15H02190 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA / メチル化 / 脱メチル化 / ヒストン / 金属反応 / ペプチド合成 / エピジェネティクス / 化学合成 / イメージング / DNAメチル化 / 金属錯体 / RNA修飾 / ＤＮＡメチル化 / ＲＮＡ修飾 / 核酸 / 有機化学 / 癌 / ゲノム / バイオテクノロジー

【研究成果の概要】

われわれが開発した化学反応を基礎にして、高効率なエピジェネティクス検出研究を進めた。成果は次の通り。課題(i) 腫瘍不均一性を解くためのDNA反復配列に現れるメチル化の超高輝度検出、課題(ii) 腫瘍術後診断を効率化するDNA脱メチル化特異的反応生成物の超高性能分析、課題(iii) 遺伝子発現を制御するヒストン構造の化学的再現と解析

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】25251041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロアリ / 社会性 / ゲノミクス / DNAメチル化 / カースト / 遺伝子発現 / 形態形成因子 / トランスクリプトーム / ゲノム / ソシオゲノミクス / カースト分化 / コミュニケーション / RNA-seq / 兵隊 / 分化経路 / 個体間相互作用 / フェロモン / 形態形成

【研究成果の概要】

本研究課題では、社会性昆虫であるシロアリ類について、社会性のゲノム基盤の解明を目的として近年飛躍的に進歩した次世代シーケンシング技術を用いた研究を進めてきた。トランスクリプトーム解析および遺伝子発現解析から、オオシロアリにおける兵隊カーストの分化過程における大顎形成に関わる遺伝子が同定された。また近縁種との比較から、シロアリ祖先系統で多くの遺伝子のアミノ酸非同義置換率が上昇し、正の自然選択圧働いていることが示された。さらに、遺伝子のメチル化のレベルとカースト特異的発現の間には負の相関があることと、遺伝子重複がカースト分化などの高度な社会性に繋がったことなどが示唆されている。

【研究の社会的意義】

アリやシロアリなどの社会性昆虫では、発生過程において個体の形態や行動が明確に分化する「カースト分化」という現象を伴う高度な社会性（真社会性）が見られる。これまで、近代的な分子生物学的手法を用いた研究がアリ・ハチを中心に行われてきたが、シロアリの社会性については研究が後れており、社会性の原理の理解には至っていなかった。本研究では、シロアリのいくつかの種を用いて、トランスクリプトームおよびゲノム解析から、社会性に関わるゲノム基盤を解明しようとするもので、研究開始当初には想像だにしなかった多くの成果を得るに至っている。これらの研究成果から、動物の社会とは何かにつちえ答えが得られることが期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】24689037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピゲノム / DNAメチル化 / 細胞特異的発現遺伝子 / 成熟細胞 / DNA脱メチル化機構 / 病態発生 / エピジェネティック制御 / gene body領域 / 心不全 / 細胞特異的遺伝子 / 疾患モデル動物 / 次世代シークエンサー / トランスクリプトーム / 細胞種特異的発現調節 / ゲノム

【研究成果の概要】

本研究計画では各発生段階からの均一な心筋細胞集団からDNAメチル化エピゲノムデータから、細胞種特異的なDNAメチル化エピゲノムの成り立ちについての理解を深めた。結果として、細胞特異的発現遺伝子の一部に、gene body領域での顕著なDNAメチル化変動を経る遺伝子があることを見出した。これら成熟細胞におけるgene body領域の低メチル化状態は転写マシナリーおよびp300の蓄積を伴い、さらに成熟過程における細胞種および発生段階特異的な一過性なDNA脱メチル化中間産物の蓄積と関連している。gene body領域でのDNA脱メチル化プロセスが細胞特異的遺伝子発現に関与している可能性を示した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】23241058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / 塩基置換 / 進化 / 近交系 / ヒトゲノム / メダカゲノム / ゲノム

【研究成果の概要】

ゲノムの多様性は主として自然選択説と中立説から解釈されてきた。これらの説を補う第三の視点として、クロマチン構造およびDNAメチル化が多様性にあたえる影響を本研究では分析した。その結果、低DNAメチル化にあるCpG の周辺では１塩基変異率が有意に低くなることがわかった。さらに転写開始点下流においてヌクレオソームが存在する場所では１塩基変異率が有意に高くなる。一方、存在しないリンカー領域では挿入削除率が有意に高くなることがわかった。このようにクロマチン構造およびDNAメチル化が進化や多様性に与える影響が初めて明らかにされた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-05-31 - 2014-03-31

【配分額】38,220千円 (直接経費: 29,400千円、間接経費: 8,820千円)

【研究分野】腫瘍診断学

【研究領域課題番号】23240129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胃癌 / 大腸癌 / 肝癌 / エピゲノム / ＤＮＡメチル化 / バイオマーカー / がん / マイクロＲＮＡ / 癌 / ゲノム / トランスレーショナルリサーチ / マイクロアレイ / 臨床 / マクロアレイ

【研究成果の概要】

大腸癌細胞のエピゲノムおよびトランスクリプトームを解析することで、エピジェネティックに不活化されたマイクロRNA遺伝子を同定した。大腸前癌病変および早期癌のエピゲノム・ゲノム解析を行うことで、早期発見マーカー候補となりうるDNAメチル化異常を同定した。さらに大腸癌前癌病変における内視鏡所見、病理所見、DNAメチル化異常の間の新たな相関を明らかにした。また胃癌背景胃粘膜におけるエピゲノム解析から、胃癌リスクマーカー候補となるDNAメチル化異常を同定した。原発性肝癌におけるエピゲノム異常解析から、新たな癌特異的DNAメチル化異常を複数同定した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】49,400千円 (直接経費: 38,000千円、間接経費: 11,400千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】22390313 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮体癌 / マイクロRNA / エピゲノム異常 / DNAメチル化 / 癌抑制型マイクロRNA / 癌 / ゲノム / 核酸 / microRNA / 抗癌剤感受性 / micro RNA / 癌抑制遺伝子 / がん抑制遺伝子

【研究成果の概要】

子宮体癌においてエピジェネティックな異常メチル化により発現が抑制されている癌抑制型マイクロRNA(miRNA)を同定し、その機能を解析することを目的とした。ヒト子宮体癌由来細胞株に脱メチル化剤(5-Aza-CdR)を添加し発現が増加したマイクロRNAの中からmiR-34bを同定した。miR-34bは体癌組織で発現が抑制されており、培養細胞に導入するとコロニー形成能および遊走能を低下させた。マウス移植腫瘍に対しては抗がん剤の効果を増強したことからも新たな子宮体癌治療のツールとなる可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究分野】基礎ゲノム科学

【研究領域課題番号】21221008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / エピゲノム / ゲノムネットワーク / T-DMR / 性差 / DNAメチル化 / ヒストン修飾 / 次世代シークエンス / ホルモン依存 / 組織依存 / エピジェネティクス / 性差DNAメチル化領域 / ヒストンH1 / 子宮筋腫 / DNAメチル化プロフィール / 発生分化 / 性依存性 / 常染色体 / 性染色体

【研究成果の概要】

哺乳類の雌雄の違いは性染色体(X、Y)によると考えられてきたが、発達や様々な病気を雌雄の違いで考えると性染色体のみでは説明が困難である。雌雄で同じ常染色体でもゲノムDNAの利用法に違いはないだろうか？本研究では、DNAメチル化解析やヒストン修飾解析を行い、常染色体のゲノムの長期利用に性差を示す領域が存在することを明らかにした。雌雄はゲノム配列が同じ常染色体であっても、性依存性にゲノムの利用を変えている。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-05-11 - 2014-03-31

【配分額】208,390千円 (直接経費: 160,300千円、間接経費: 48,090千円)

【研究分野】応用ゲノム科学

【研究領域課題番号】20221009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / エピゲノム / がん / 転写制御 / クロマチン / DNAメチル化 / 肝細胞癌 / 膵臓がん / 胃癌 / 機能ゲノミクス / クロマチン免疫沈降 / エビゲノム

【研究成果の概要】

網羅的なゲノム・エピゲノム解析技術を確立するともに、癌細胞における転写制御の異常に関する統合的解析を行った。増殖、分化に関わる転写因子の標的分子の同定に加えて、ヒストン修飾、DNAメチル化、クロマチンアクセスなどエピゲノム修飾が分化や細胞老化プロセス,ウイルス感染においてダイナミックに変動することが明らかとなった。一方、肝細胞癌、膵癌をはじめとするがん細胞ゲノムに生じた体細胞変異を同定した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】209,820千円 (直接経費: 161,400千円、間接経費: 48,420千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】16658055 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アミノ酸 / エピジェネティクス / ヒストン / クロマチン / 転写因子 / DNAメチル化 / 食餌タンパク質 / ラット / ゲノム / RLGS / 栄養条件

【研究成果の概要】

本年度は、食餌成分のうちアミノ酸に注目し、アミノ酸の利用性によるエピジェネティクスレベルでの変化を検出できるか否かを解析した。特にアミノ酸に欠乏に鋭敏に応答する遺伝子であるIGFBP-1遺伝子に着目し、これらの遺伝子部位におけるヒストンのアセチル化およびメチル化の変動を免疫クロマチン沈降法(ChIP法)で検出した。HepG2細胞をロイシン欠乏培地(-Leu)で12時間処理し、同遺伝子を含む領域約30kbpについて3kbpの解像度で測定した。ヒストンH3のアセチル化は転写開始点付近(+73および-3357)においてロイシン欠乏で有意に増加した。H4については転写領域から上流20kbにかけて幅広い領域で有意な増加が認められた。H3のメチル化に関しても、転写促進性のLys4のメチル化では転写開始点付近で増加し、逆に抑制性のLys9のメチル化は10数kb以上上流の領域で減少しており、ロイシン欠乏による同遺伝子の転写制御と良く対応していた。同じ条件において各種転写因子の結合状態をChIP法で調べたところ、数kb上流付近へのATF-3、ATF-4およびC/EBPβの結合が-Leuで有意に増加しており、これは他のアミノ酸応答遺伝子であるアスパラギンシンターゼ(AS)遺伝子でも明確に観察された。これらの転写因子の機能をより明確にするため、各転写因子をノックダウンした場合にIGFBP-1およびAS遺伝子のアミノ酸に対する応答がどのようになるかを検討した。ATF-3およびATF-4のノックダウンの場合にこれら遺伝子の発現上昇が抑制されたので、これらの転写因子の重要性が確認された。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】応用ゲノム科学

【研究領域課題番号】16101006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 転写 / コピー数多型 / タイリングアレイ / DNAメチル化 / クロマチン免疫沈降 / マイクロアレイ / ゲノムコピー数 / 染色体変異 / メチル化 / クロマチン修飾 / インスレータ / 発現プロファィル解析 / アレル別コピー数 / ChIP on Chip解析 / 臨床ゲノム学

【研究成果の概要】

癌における転写調節異常の体系的解明を行うために、SNPアレイ、タイリングアレイなどのゲノム解析技術を応用した。
1) ゲノムコピー数解析
SNPタイピングアレイを応用してアレル別にコピー数を測定する手法Genome Imbalance Mapを開発した(Ishikawa, 2005)。ヘテロ接合性の消失(LOH)や片親性ダイソミー(UPD)を判定するために有効であり、1アレル分のシグナル差を検出できるので正常組織の混入が避けられない臨床材料からでも効率よくホモ欠失領域を検出できた。肝細胞癌で8p23領域にあるCSMD1遺伝子のホモ欠失が検出された。また、本技術を健常者のコピー数多型(CNV)の解析に応用して初のCNVマップを報告した(Redon, Ishikawa, Nature 2006)。
2) DNAメチル化解析
DNAメチル化は遺伝子の不活性化機構として注目されていたが、ゲノムワイドに検出する手法の確立が望まれていた。抗メチルシトシン抗体を用いてメチル化CpGを含むDNA断片を捕捉し、ゲノムタイリングアレイを用いて検出する手法を開発した。高CpG領域はPCR増幅のバイアスが顕著であるため、in vitro転写法による増幅を行うことによって再現性の高いシグナルが得られた。メチル化領域はヒストンアセチル化と排他的であることを観察できた(Hayashi, 2007)。
3) 転写ネットワークの解析
遺伝子発現プロファイルデータから共発現する遺伝子を抽出して活性化されたネットワークを推定した(Agg arwal, 2006)。さらにタイリングアレイを用いて転写因子が結合部位を検出し、直接標的となる遺伝子を同定した。また、ヒストンアセチル化やメチル化修飾をゲノムワイドに検出することが可能となった。染色体のインスレーターといわれるCTCFがコヒーシンと共局在することを発見し、クロマチンループ形成にかかわると推定さた(Wendt, Nature 2008)。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】113,230千円 (直接経費: 87,100千円、間接経費: 26,130千円)