1細胞内RNA分子とタンパク質分子の同時・多重空間分布解析に向けた基盤技術の開発

开发一种细胞内RNA分子和蛋白质分子同时多重空间分布分析的基础技术

• 批准号: 21K06140
• 负责人: 小口 祐伴
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06140/
• 关键词: 空間マルチオミクス; シーケンス解析; シーケンス技術開発; トランスクリプトーム解析; プロテオーム解析; マルチオミックス解析

本研究は細胞内のmRNA分子とタンパク質の位置情報を1分子空間解像度で取得する新規の空間マルチオミクス解析の基礎技術の確立を目指すものである。従来の技術では、mRNAやタンパク質分子の細胞内での位置情報を取得するために、これらの分子を蛍光標識することで検出することが一般であった。しかし、蛍光標識による検出では、同時に計測の対象とできる分子の種類数は限られ、多様な分子が関与する複雑な生命現象に迫ることは難しい。そこで本研究は、蛍光色素ではなくDNAバーコードによって対象を標識することで、観察対象の高多重化を図る。また、このDNAバーコード分子の位置情報の取得は、本研究実施者がこれまでに確立したDNAバーコード1分子空間デコーディング法を活用し、1分子空間解像度での識別の実現を目指している。昨年度までにDNAバーコード１分子空間デコーディング法を実施するシーケンスフローセル基板上に、細胞由来のcDNA分子を転写できることを確認した(ここでの転写とは細胞内形成したcDNA分子をシーケンス基板上へと移し写しとることを指す)。このとき、cDNA分子は細胞における位置情報を保持したままにシーケンス基板上へと転写されることが必要となる。しかし、昨年度の時点では、細胞外の領域へのcDNA分子の転写も顕著に見られた。この分子の拡がり(核酸漏出)を防ぐことは、本系の確立のために必須である。本年度は上記の問題解決に向け、細胞前処理工程、加えて転写されたcDNAの識別に関する検討を実施した。また、同時にタンパク質の標識をDNAバーコード抗体で行う必要があり、固定操作によってこれを阻害しないことも必要となる。実際に、固定の度合いを高める漏出を低減したが、一方でcDNA量の合成量が低下した。このようにcDNAの漏出低減と合成量にはトレードオフの関係にあり、現状もこの条件検討の途上にある。

This study aims to establish a new method for the spatial analysis of mRNA molecules in cells with a molecular spatial resolution. Recent technologies have been used to obtain information about the intracellular location of mRNA and protein molecules. It is difficult to detect and simultaneously measure the number of molecules involved in complex life phenomena. In this study, we found that there was a high degree of multiplexing of the DNA and the detection targets. The authors of this study aimed to establish the application of the molecular spatial resolution method in the identification of DNA molecules. The DNA molecule was formed on the substrate and the cDNA molecule was transferred to the substrate. The position of the cDNA molecule is maintained. At the same time, the expression of cDNA molecules in extracellular domain was detected. The molecular structure of this molecule is very important to prevent the leakage of nucleic acid. This year, we will continue to discuss the problem solving, cell pre-processing engineering, and cDNA recognition. For example, if you want to use a DNA marker, you need to fix it. At the same time, the amount of cDNA synthesis is low. The relationship between cDNA leakage and synthesis is discussed in detail.

项目成果

次世代シーケンサーの自作とそれを活用した新規の遺伝子解析手法の開発

构建下一代测序仪并使用它开发新的遗传分析方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Makoto Suzuki;Takeshi Igawa;Nanoka Suzuki;Ichiro Tazawa;Keisuke Nakajima;Nobuaki Furuno;Ken-ichi T. Suzuki;Haruki Ochi;Takashi Kato;Toshinori Hayashi;Hajime Ogino;小口祐伴
• 通讯作者: 小口祐伴