Research Results 研究成果
九州大学生体防御医学研究所(大川恭行教授、原田哲仁准教授、前原一満助教)、東京工業大学科学技術創成研究院細胞制御工学研究センター(木村宏教授、半田哲也特任助教ら)、東京大学定量生命科学研究所(胡桃坂仁志教授、佐藤祥子特任助教)の研究グループは、少数の細胞からエピゲノム情報を取得できる「クロマチン挿入標識(Chromatin Integration Labeling: ChIL)法」に関する詳細な実験手法を発表しました。さらに、これまでの解析ではひとつのサンプルでは単一のエピゲノム情報しか取得できませんでしたが、今回、同一サンプルから複数のエピゲノム情報を同時に検出する技術(Multi-target ChIL: mtChIL)の開発にも成功しました。
人体は、多様な30兆个の细胞で构成されています。多様な细胞は、数万种类の同一の遗伝子群(ゲノム)から、选択的に遗伝子を使い分けることで固有の机能を获得します。この遗伝子の使い分けには、ゲノム顿狈础に结合するヒストンの翻訳后修饰や転写因子の结合により调节されています。このようなエピゲノム情报を解読することにより、种々の细胞内で使われる遗伝子と使われない遗伝子がどのように区别されるのかということを调べることができます。これらのエピゲノム情报は、発生や分化、がん化などの过程で変化するため、その全貌を明らかにし、调节机构を解明することで、人体の成り立ちや病态を遗伝子の选択性から理解することが可能になります。エピゲノム情报やその解析技术は、组织再生や干细胞を用いた再生医疗などの応用にも必要となるため、これまでも多くの国际プロジェクトによりエピゲノム情报の解読が进められてきました。
しかしながら、少数の细胞を用いたエピゲノム解析は高度な技术が必要とされます。研究グループは、昨年、単一细胞レベルでエピゲノム情报を解読する世界初の高感度技术である颁丑滨尝法を発表しました。今回、この技术に関する详细な実験手法を発表したことにより、広く研究者にこの技术が普及すると期待されます。さらに、研究グループは、様々なエピゲノム情报を同时に取得可能な発展型技术尘迟颁丑滨尝の开発に成功しました。従来の技术では1度の解析で単一のヒストン修饰あるいは転写因子の结合情报のみしか解析できないため、エピゲノム情报の本质である「组み合わせ」の解明には至っていませんでした。これまで个别にしか解析出来なかった因子の组み合わせの网罗的な解析が可能になることから、人為的な遗伝子操作技术の开発が期待され、遗伝子発现の破绽であるがん、特异的な遗伝子発现诱导が必要となる再生医疗など多方面への応用が期待されます。
本研究の成果は、科学技术振兴机构戦略的创造研究推进事业颁搁贰厂罢「细胞ポテンシャル测定システムの开発」(研究代表者:大川恭行)、さきがけ「组织特异的ゲノム构造の再构筑技术の开発」(研究代表者:原田哲仁)、文部科学省科学研究费新学术领域研究「遗伝子制御の基盘となるクロマチンポテンシャル、闯笔18贬05527(领域代表者:木村宏)」などの支援により得られたものです。
本研究成果は、2020年 8月 18 日(火)午前0 時(日本時間)に英国科学雑誌「Nature Protocols」で公開されました。
従来は复数のエピゲノム情报を个别で解析していたが(上図)、本法尘迟颁丑滨尝では、同时に复数のエピゲノム情报を解析できる。
これまでのエピゲノム解析は、1サンプル当たり1つの情报を得ることが一般的であったため、多数の因子を解析する场合の障壁となっていました。尘迟颁丑滨尝法は、これまで解析ができなかった组み合わせ情报の解読が可能です。今后の国际プロジェクトでの活用等研究分野を剧的に発展させることを期待しています。