ライブセルオミクス解析法の開発による胚発生開始機構の解明

通过开发活细胞组学分析方法阐明胚胎发育的启动机制

基本信息

批准号：
21K15130
负责人：
鳥井孝太郎
金额：
$ 3万
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 Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

生命科学の発展により生命現象の裏にある遺伝子制御経路の全体像が得られようとしているが、その画一的な像では捉えられていないのが生命現象のバラつきである。具体的には培養細胞が見せる薬剤耐性があげられ、遺伝的に同質であり、同じ遺伝子制御経路が働くはずの細胞が個々に異なる薬剤耐性を示す。そして、現実の生命現象はこのようなバラつきに溢れており、そのバラつきが意味するところは、遺伝子制御経路は一つの偶像的存在ではなく、多様性に溢れる有機的存在、つまり多態性を持つ、ということである。しかし、生物学の還元的なアプローチはもちろんのこと、オミクスによる網羅的な解析であっても細胞集団内での平均化により、細胞ごとの差異を打ち消してしまう。さらに、シングルセルRNA-seq では、RNA の抽出のため細胞の破壊が前提であり、次元圧縮やクラスタリング、擬時刻といった解析によって、個別の細胞から得られた単一時点のデータが寄せ集められ、平均化されており、細胞ごとの個性を捉えるにはさらなる発展が求められている。そこで、申請者は低侵襲に細胞内RNA を抽出することで同一の細胞から時系列トランスクリプトームデータを取得し、時系列因果予測により細胞ごとに遺伝子制御経路を推定し、遺伝子制御経路の多態性を明らかにする研究に着手した。すでに同一細胞からの低侵襲なRNA 抽出とRNA-seq データの取得に成功しており、この研究が、還元的アプローチにより集積した知見を確率過程として捉え直し、実際的な生命現象の理解に結びつける草分け的に研究となることを期待している。

随着生命科学的发展，我们正在尝试获得生命现象背后基因控制途径的整体图片，但是这种统一形象中未捕获的是生命现象的变化。具体而言，培养细胞所显示的耐药性在遗传上是均匀的，并且应该操作相同基因调节途径的细胞表现出不同的耐药性。现实生活现象充满了这样的变化，这种变化意味着基因调节途径不仅是偶像崇拜，而且是充满多样性的有机生物，即多态性。但是，它不仅是生物学的还原方法，而且即使使用OMICS可以平均进行全面分析，可以在细胞群体中取消，从而消除了细胞之间的差异。此外，单细胞RNA-seq假定RNA提取的细胞破坏，并收集从单个细胞中获得的单个时间点的数据，并通过分析（例如维度压缩，聚类和伪时间）进行平均，并且需要进一步的发展，以捕获每个细胞个性的个性。因此，申请人通过以微创方式提取细胞内RNA从同一细胞中获取了时间序列的转录组数据，并开始研究使用时间序列的因果预测来估算每个细胞的基因调节途径，揭示了基因调节途径的多态性。我们已经成功地提取了微创RNA并从同一细胞中获取RNA-seq数据，我们希望这项研究将成为一项开创性的研究，将通过还原方法作为随机过程来重新考虑知识，并将其链接到生命现象的实际理解。