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ラマン散乱光イメージングによる1細胞遺伝子発現推定

使用拉曼散射光成像估计单细胞基因表达

基本信息

批准号：
22K18000
负责人：
佐々木健介
金额：
$ 2.91万
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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18000/
关键词：
ラマン散乱遺伝子発現細胞機械学習

项目摘要

細胞のラマン散乱スペクトル（RS）は、細胞の種類や状態を非破壊・非染色で判別するための光計測手法として注目されている。細胞種や細胞状態は遺伝子発現パターンと関連するため、RSを利用すれば遺伝子発現パターンを推定できると期待される。本研究では、RS計測した細胞を回収し1細胞RNA-seqを行うことで、RSから遺伝子発現パターンを推定するための概念実証を行う。この目的のためには大量データを収集できる実験プラットフォームが好ましい。本年度は実験装置の構築・改良と、RS計測およびscRNA-seqの予備実験を行った。ラマン散乱顕微鏡には1細胞回収ロボットが備わっており、計測→回収が1クリック達成される。細胞当たり2分弱、約85％の成功率でRS計測と細胞回収が可能である。回収した細胞はRS計測後10秒以内に溶解されるため、計測後の遺伝子発現変化は無視できる。これを用いてヒトiPS細胞（iPSC）および、iPSCから分化した神経系細胞（iPS-NC）のRSを計測し、機械学習を用いて細胞種の判別をおこなった。iPSCとiPS-NCは98%の精度で判別可能であったことから、RSで細胞種を識別できることが実証された。iPS-NCではpeak間の相関が弱くなる傾向がみられたことから、iPS-NCは不均質な集団であることが示唆された。免疫細胞染色の結果、約45％はNestin陽性の神経前駆細胞、約35%はTuj1陽性の神経細胞であった。細胞種間およびiPS-NC群での不均質性は本概念実証においては好ましい。iPSCとiPS-NCを利用する妥当性が示された。回収した細胞の一部からscRNA-Seq用illumina libraryの合成とクオリティーチェックを行い、実験システムが機能していることを確認した。本成果はレーザー学会第566回研究会にて報告した。

Cell type scatter (RS), cell type status, non-staining, and light measurement techniques Cell species and cell status are expected to be associated with the development of genes and RS utilization. In this study, we demonstrated the concept of RS measurement and cellular RNA-seq. The goal is to collect a large number of data and to create a better environment. This year, the construction, improvement, RS measurement and scRNA-seq preparation of the equipment were carried out. 1 cell recovery, measurement → recovery Cell cycle 2 minutes weak, about 85% of the success rate of RS measurement and cell cycle recovery is possible Cell lysis within 10 seconds of RS measurement, cell development after measurement This is the case with iPSC and iPSC differentiation, and with iPS-NC for RS measurement and machine learning. iPSC and iPS-NC are 98% accurate in identifying cell species. IPS-NC has a weak correlation between peaks, and IPS-NC has an uneven aggregation. About 45% of neurocytes were Nestin positive and 35% were Tuj1 positive. The heterogeneity between cell species and iPS-NC populations is demonstrated by this concept. iPSC and iPS-NC are used to demonstrate their appropriateness. A part of the scRNA-Seq Illumina library was synthesized and its functions were confirmed. The 566th Research Meeting of the Institute of Science and Technology