【研究領域課題番号】19KK0183 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生殖細胞 / 幹細胞 / エピゲノム / 精子幹細胞 / エピジェネティクス / シングルセル解析

【研究成果の概要】

個体の一生涯、精子幹細胞が、精子産生を支持する。これまで、精子幹細胞の同定や性状解析には、特異的に発現する転写因子や受容体、分泌蛋白分子の解析が中心であった。しかし、幹細胞の分化制御機構に、近年急速に解析が進行し、様々な新知見が得られているエピジェネティクス制御機構がどのように関わっているのか、その多くは未だ明らかとなっていない。私どもは、これまで幾つかのエピジェネティックな因子が、精子幹細胞の分化制御機構に作用していることを見出してきたが、それは氷山の一角に過ぎないと考えている。そこで、独自に開発した手法で、様々なヒストン修飾酵素の遺伝子改変マウスを、次々に作出しているドイツのグループと共同研究を行うことにより、精子幹細胞からの分化異常を起こすヒストン修飾酵素を同定することを行なっている。また、英国との共同研究では、最新のマルチオミクス・シングルセル解析手法を取り入れることにより、より特徴のある細胞を正確に同定することを試みている。現在、最も一般に行われているシングルセル解析は、主に、遺伝子発現を検索するscRNA-seq法が用いられている。近年、シングルセルレベルで、オープンクロマチン領域を同定する解析も広まりつつあるが、それぞれの実験は、別々の細胞を用いて単独で行われている。遺伝子から蛋白が形成されて初めて、その分子は機能する。したがって、遺伝子発現だけでの幹細胞分化過程の解析は、時に誤った結論に結びつくことが見受けられる。そこで、同一細胞から、遺伝子発現の解析ばかりでなく、DNAのメチル化や、ヒストン修飾などの変化の結果を反映するヌクレオソームの間隔などの違いを調べる手法を用いることにより、より正確な細胞の分化度の評価が可能となると考えている。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2019-10-07 - 2023-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】環境リスク制御・評価

【研究領域課題番号】15H01749 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティック / 化学物質管理 / 影響評価 / 有害物質 / 幹細胞 / 毒性予測 / 放射線 / エピジェネティクス / in vitro / 予防対策 / 生殖発生毒性 / バイオインフォマティクス / 環境 / スクリーニング / 化学物質

【研究成果の概要】

多能性幹細胞ヒトiPS細胞を用いて、DNA及びヒストンメチル化修飾を指標としたエピジェネティック状態を可視的に検出する方法を開発した。135種の化学物質を解析し、エピジェネティック毒性の検出を行った。低線量放射線の照射によるヒトiPS細胞の網膜神経節細胞への分化に対する影響を調べた。疾患原因遺伝子のプロモーター領域でのDNAメチル化変動を特異的DNA配列の解析により詳細に調べた。分化度の違いによるエピジェネティック状態の差を検出できる手法も開発した。これらの結果は、多能性幹細胞を用いたエピジェネティック活性の迅速な検出により、化学物質や環境要因の初期イベントを把握し後発の影響予測に活用できる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】25253080 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大腸癌 / マイクロサテライト不安定性 / オルガノイド / DNAメチル化 / 鋸歯状腺腫 / 次世代シーケンス / マイクロアレイ / 発癌 / 幹細胞 / 遺伝子導入 / メチル化 / 大腸鋸歯状腺腫 / 大腸幹細胞 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

大腸鋸歯状病変およびマイクロサテライト不安定性（MSI）を呈する大腸癌を含めた計55株の大腸腫瘍オルガノイド株を樹立し，詳細な分子生物学的検討を行った．オルガノイドは患者体内における組織学的特性を反映しており，固有の遺伝子発現や遺伝子変異のパターンを有していた．MSI大腸癌は多数の遺伝子変異を有しており，増殖因子が極めて乏しい環境でも発育可能であった．移植による担癌マウスモデルにおいても同様の傾向が保持され，MSI大腸癌オルガノイドは有意に腫瘍形成能が優れていた．以上の結果より，MSI大腸癌は他の大腸癌とは生物学的特徴が全く異なる疾患であり，個別の治療アプローチの重要性が示唆された．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】22790730 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / エピゲノム / 細胞特異的遺伝子発現 / 心筋細胞 / 転写調節 / 細胞種特異的遺伝子発現 / エピジェネティクス / 細胞分化 / ゲノムワイド / 次世代シークエンサー / 幹細胞 / バイオインフォマティクス

【研究成果の概要】

エピゲノム情報はその分化可能性を評価する指標となることが考えられるが、どのような領域のエピジェネティック状態が細胞の性質に影響しうるかは明らかでない。本研究では、細胞種に特徴的な未知のエピゲノム変化を探索し、幹細胞の分化可能性評価のためのエピゲノム情報基盤を整備することが目的である。本研究計画内において、申請者らは心筋細胞特異的なgene body領域の低メチル化状態を見出した。広範囲に渡る低メチル化状態は、転写およびエピジェネティック因子の蓄積を伴っており、細胞の特性に密接に関わるエピゲノムを形成する一因となる。本研究計画では、エピゲノム情報による幹細胞評価系の整備に重要な細胞特異的エピジェネティック状態を見出した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【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】外科学一般

【研究領域課題番号】21791258 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 自己複製 / ポリコーム群タンパク質 / エピジェネティクス / 肝癌

【研究成果の概要】

ポリコーム群(PcG)タンパク質は、ヒストン修飾を介して様々な発生関連遺伝子群の転写抑制に寄与する。我々はこれまでに、PcGタンパク質Bmi1が肝幹細胞の自己複製を正に制御していることを明らかにしているが、その作用機序は未解明である。本研究ではPcGタンパク質複合体構成因子のうち、標的遺伝子の転写抑制で重要な役割を持つRing1Bを対象として肝幹細胞における標的遺伝子の探索を試みた。その結果、肝幹細胞のRing1B下流候補遺伝子約900遺伝子を同定した。これらの遺伝子には、細胞周期やアポトーシス制御に関わるものが複数含まれていた。肝幹細胞の自己複製においてRing1Bは細胞周期やアポトーシス制御を担っているものと考えられた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】人体病理学

【研究領域課題番号】20249022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

EBウイルス関連胃癌 / EBウイルス / 胃癌 / エピジェネティクス / LMP2A / SP細胞 / トランスジェニックマウス / マイクロRNA / 幹細胞 / エクソソーム / DNMT1 / STAT3 / 転写因子 / RRM2 / miR200 / 上皮間葉転換 / 胃癌細胞株

【研究成果の概要】

Epstein-Barrウイルス(EBV)関連胃癌において,プロモーター領域CpG部位のメチル化がゲノムワイドに起こっていることを明らかにした.胃癌細胞株MKN7にEBウイルスを感染させ,ゲノムワイドDNAメチル化異常を再現することに成功し,分子機構解明に重要な実験系を確立した.また,潜在期ウイルス遺伝子蛋白LMP2AがDNAメチル化異常に関与していることを明らかにするとともに,DNAメチル化,プロテオソーム等に対する阻害剤を用いたウイルス再活性化療法の可能性について検討した.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】50,310千円 (直接経費: 38,700千円、間接経費: 11,610千円)