第1439回生物科学セミナー
骨格筋幹細胞の運命決定を遺伝子発現制御から理解する ～単一細胞エピゲノム解析から空間マルチオミクスへの展開～
大川 恭行 教授（九州大学生体防御医学研究所）
2023年05月17日(水) 16:50-18:35 Zoomによるweb講義
生命科学の研究において、ヒトならばゲノム上の変異、モデル生物ならば特定の遺伝子に着目した遺伝子改変による介入が行われ、組織レベルの形態や遺伝子発現の変化を評価し、機能解明が行われてきた。近年は、解析技術の進展により、特定の細胞の種類、つまり細胞型レベルでの解析が行われ、機能に関わる細胞の種類や変化が明らかになりつつある。特に、単一細胞トランスクリプトーム技術、scRNAseqの普及により、細胞型の決定からトランスクリプトームの類似性から系譜解析まで一般的に行われるようになってきた。現在は更に、私たちは2019年に世界初の単一細胞エピゲノム解析技術を開発し、ゲノム上の特定の遺伝子発現が生じる可能性、すなわち発現ポテンシャルの測定を原理的に可能でとなったとした。これら技術を用いて骨格筋再生時における骨格筋幹細胞のエピゲノム制御の解明に取り組み、骨格筋幹細胞には、分化能に不可欠な幹細胞特異的なエピゲノム状態が存在していること、更に、この骨格筋幹細胞のエピゲノム状態は幹細胞ニッチにおけるさまざまな周辺細胞との相互作用で制御されていることを報告してきた。
今後の幹細胞の分化能の実態であるエピゲノム制御の理解が急速に深まることが期待されている。本講演では、単一細胞エピゲノム解析による細胞分化系譜の解析を中心に、骨格筋再生や恒常性を理解する私たちの試みについて紹介したい。特に、空間オミクスと呼ばれる最新の技術開発やこれらを駆使した組織プロファイリング法について触れたい。
参考文献
1. Recent advances in single-cell epigenomics. Harada A et al., Curr Opin Struct Biol. 2021
2. Modeling population size independent tissue epigenomes by ChIL-seq with single thin sections. Maehara K, et al., Mol Syst Biol. 2021
3. A chromatin integration labelling method enables epigenomic profiling with lower input. Harada A, et al., Nat Cell Biol. 2019
4. High-depth spatial transcriptome analysis by photo-isolation chemistry. Honda M, et al., Nat Commun. 2021
5. Histone H3.3 sub-variant H3mm7 is required for normal skeletal muscle regeneration. Harada A, et al., Nat Commun. 2018
担当： 東京大学大学院理学系研究科・生物科学専攻・動物発生学研究室
