新規分子バーコードを用いた高速・高多重度・高空間分解能トランスクリプトーム解析

組織内で数十万個の細胞についてmRNAの種類を同定し、その局在を超解像の分解能で可視化することは、発生生物学や解剖生理学を含む様々な生物学研究に重要な知見を与える。また、そうした技術は、病気の診断と治療に役立つ。これらの目的のため、超解像顕微鏡を利用した１分子fluorescence in situ hybridization(FISH)法といったトランスクリプトーム解析技術が開発されている。しかし既存の超解像顕微鏡を利用した１分子FISH法はFISHプローブの洗い流しと染め直しを繰り返すため、組織切片全体を網羅するために必要な高速イメージングには向かない。本研究では、この技術的な障害を取り除くために、分岐DNA技術、多色蛍光観察技術、DNA相補結合キネティクスの違いを利用した新しい分子バーコード技術を応用した、新規FISHプローブを開発する。本年度に行った研究は以下の通りである。現在、特許申請を検討しているため、技術的な詳細は省く。（１）ガラス表面状にHela細胞から精製したmRNAを固定し、それらmRNAに対して新規FISHプローブを結合させ、その性能を評価した。新規FISHプローブについては、顕微鏡観察によって判別が可能な光学特性が異なる数十種類のプローブをデザインした。（２）（１）で得られた顕微鏡画像をもとに、光学特性の異なるFISHプローブを機械学習によって判別できるアルゴリズムを構築した。その性能については現在評価中である。（３）分岐DNA技術を利用したFISH法のプロトコルをもとに、新規FISHプローブが実際にHela細胞のトランスクリプトーム解析に応用可能であることを確認した。

組織内で数十万個の細胞についてmRNAの種類を同定し、その局在を超解像の分解能で可視化することは、発生生物学や解剖生理学を含む様々な生物学研究に重要な知見を与える。また、そうした技術は、病気の診断と治療に役立つ。これらの目的のため、超解像顕微鏡を利用した１分子fluorescence in situ hybridization(FISH)法といったトランスクリプトーム解析技術が開発されている。しかし既存の超解像顕微鏡を利用した１分子FISH法はFISHプローブの洗い流しと染め直しを繰り返すため、組織切片全体を網羅するために必要な高速イメージングには向かない。本研究では、この技術的な障害を取り除くために、分岐DNA技術、多色蛍光観察技術、DNA相補結合キネティクスの違いを利用した新しい分子バーコード技術を応用した、新規FISHプローブを開発する。本年度に行った研究は以下の通りである。現在、特許申請を検討しているため、技術的な詳細は省く。（１）ガラス表面状にHela細胞から精製したmRNAを固定し、それらmRNAに対して新規FISHプローブを結合させ、その性能を評価した。新規FISHプローブについては、顕微鏡観察によって判別が可能な光学特性が異なる数十種類のプローブをデザインした。（２）（１）で得られた顕微鏡画像をもとに、光学特性の異なるFISHプローブを機械学習によって判別できるアルゴリズムを構築した。その性能については現在評価中である。（３）分岐DNA技術を利用したFISH法のプロトコルをもとに、新規FISHプローブが実際にHela細胞のトランスクリプトーム解析に応用可能であることを確認した。