1細胞マイクロ分析システム:遺伝子発現から代謝までの階層的理解

本研究では、1細胞レベルでの核酸(DNA.RNA)、タンパク質の同時定量法を確立し、遺伝子発現から代謝経路を含む階層的理解を目標とする。分析システムの感度向上により、核酸-タンパク質修飾などエピジェネティックな発現制御に係る情報を得る。これにより、マウス初期胚の発生過程、iPS細胞など遺伝子導入系細胞の発現効率の評価、組織培養やマイクロデバイスを用いるオンチップ培養過程で遺伝子発現解析が可能となる。(1)損傷回復モデルおよび同調培養系で1細胞遺伝子発現解析を実施した。一般的に、大量細胞系と1細胞系で、遺伝子発現の結果は極めて良く一致した。損傷復培養では各種成長因子を添加し、スクラッチングにより形成した傷モデルのエッジ部分特異的に、膜受容体およびシグナル伝達の下流に位置するキナーゼのmRNA発現量が大量細胞系-1細胞系間で有意に異なることを見出した。同調培養系では、細胞周期感受性の蛍光プローブレポータータンパク質の発現を蛍光顕微鏡下で観察しながら、mRNA発現を1細胞レベルで定量することを試みた。(2)3次元培養系に適用可能な多機能プローブとして、リング電極-針状電極2電極系で顕微鏡観察下、細胞塊を構成する任意の1細胞を狙って電場破砕→mRNA回収・定量が可能であることを実証した。(3)DNAのGpCメチル化領域を検出するために、簡易型発光検出装置を搭載したパイロシーケンサを用いてDNA配列を解読するための基礎検討を実施した。

本研究では、1細胞レベルでの核酸(DNA.RNA)、タンパク質の同時定量法を確立し、遺伝子発現から代謝経路を含む階層的理解を目標とする。分析システムの感度向上により、核酸-タンパク質修飾などエピジェネティックな発現制御に係る情報を得る。これにより、マウス初期胚の発生過程、iPS細胞など遺伝子導入系細胞の発現効率の評価、組織培養やマイクロデバイスを用いるオンチップ培養過程で遺伝子発現解析が可能となる。(1)損傷回復モデルおよび同調培養系で1細胞遺伝子発現解析を実施した。一般的に、大量細胞系と1細胞系で、遺伝子発現の結果は極めて良く一致した。損傷復培養では各種成長因子を添加し、スクラッチングにより形成した傷モデルのエッジ部分特異的に、膜受容体およびシグナル伝達の下流に位置するキナーゼのmRNA発現量が大量細胞系-1細胞系間で有意に異なることを見出した。同調培養系では、細胞周期感受性の蛍光プローブレポータータンパク質の発現を蛍光顕微鏡下で観察しながら、mRNA発現を1細胞レベルで定量することを試みた。(2)3次元培養系に適用可能な多機能プローブとして、リング電極-針状電極2電極系で顕微鏡観察下、細胞塊を構成する任意の1細胞を狙って電場破砕→mRNA回収・定量が可能であることを実証した。(3)DNAのGpCメチル化領域を検出するために、簡易型発光検出装置を搭載したパイロシーケンサを用いてDNA配列を解読するための基礎検討を実施した。