1細胞全ゲノム解析の第二世代化と多次元化への挑戦

单细胞全基因组分析的第二代和多维挑战

• 批准号: 20K20582
• 负责人: 平谷 伊智朗
• 金额: $ 16.64万
• 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 Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20582/
• 关键词: 多次元1細胞全ゲノム解析; ゲノム増幅法; scRepli-seq; scHi-C; Dip-C

我々は1細胞全ゲノムDNA複製解析技術であるscRepli-seq法を開発した。この独自の基盤技術を更に発展させるべく、本研究は（１）scRepli-seqの「第二世代化」による解像度の飛躍的向上、（２）scRepli-seqを起点とした多次元1細胞全ゲノム解析の実現、の二つを目的としている。現在、我々のscRepli-seq法が採用しているのは指数関数的ゲノム増幅法（DOP-PCR; Degenerate oligonucleotide-primed PCR）だが、scRepli-seqの解像度をさらに向上させるために、これを線形ゲノム増幅法LIANTI（Linear Amplification via Transposon Insertion; Science, 2017）に変更する必要があると考えている。今年度も引き続きLIANTI法を我々の手で再現することに取り組んだが、様々な問題に直面し、現在これらの解決に力を注いでいる。LIANTI法ではTn5 transposaseによるtagmentationという方法を用いて微量ゲノムDNAを断片化するが、プロトコールに忠実に従って実験を行っているつもりだが断片化が上手く行かない。そこで、Tn5 transposome作製時のオリゴDNAの設計から抜本的に工程を見直して比較検討を行なっている。また、微量DNAを断片化すると実験間でブレが生じることにも気づいたが、検討の結果、このブレを回避できる反応条件を見出すことに成功した。プロトコール後半のIVT（in vitro転写）反応についても当初の問題を解決し、至適条件を見出しつつある。一方、META（Multiplex End-Tagging Amplification; Science 2018）法という別のゲノム増幅法も並行して試し始め、良好な結果を得つつある。

The development of a complete DNA replication analysis technique This study includes: (1) a leap in resolution from scr-seq to "second generation";(2) the implementation of scr-seq from a starting point to a multiple cell to a full resolution; and (3) the implementation of two goals. Now, our scr-seq method uses DOP-PCR (Degenerate oligodeoxyde-primed PCR), linear amplification via Transposon Insertion (LIANTI), and Linear Amplification via Transposon Insertion (Science, 2017). This year, the LIANTI method is introduced to our hands. We choose the right group, the right problem, the right solution. The LIANTI method is used to detect Tn5 transposase, tagmentation, and fragmentation. The DNA design of Tn5 transposome production is different from that of the original project. The results of the investigation and the conditions for avoiding DNA fragmentation were found successfully. IVT (in vitro writing) is the solution to the original problem, and the optimal condition is to see it. META (Multiplex End-Tagging Amplification; Science 2018) Method: Different methods of increasing amplitude are used to test the beginning of the test, and the results are good.

项目成果

Integrative data analysis approach to understand the developmental dynamics of the chromosome organization and DNA replication timing

综合数据分析方法，了解染色体组织的发育动态和 DNA 复制时间

• 发表时间: 2021
• 作者: Hisashi Miura

インフォマティクス初心者でも1細胞全ゲノムDNA解析が可能に

即使是信息学初学者也可以进行单细胞全基因组 DNA 分析

1細胞全ゲノムDNA複製解析から探るゲノム三次元構造の発生制御

通过单细胞全基因组DNA复制分析探索基因组三维结构的发育控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukai Yuri;Abe Yoshiyuki;Matsuno Kohei;Yamaguchi Atsushi;平谷伊智朗
• 通讯作者: 平谷伊智朗

GINS4, an essential factor for DNA replication, is involved in regulating the 3D genome architecture during G1 phase

GINS4 是 DNA 复制的重要因子，参与 G1 期 3D 基因组结构的调节

• 发表时间: 2022
• 作者: Oji A;Yusa K;Hiratani I
• 通讯作者: Hiratani I

Integrated data science approach for understanding the 3D genome organization

用于理解 3D 基因组组织的综合数据科学方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Miura H;Hiratani I
• 通讯作者: Hiratani I