単一細胞ゲノム解析と単一細胞エピゲノム解析の同時施行による造血幹細胞老化の研究

造血幹細胞の老化は悪性腫瘍のみならず心血管疾患の危険因子にもなる。造血幹細胞の老化には様々な内的要因と外的要因が複合的に関与しているが、外的因子の老化への影響には個々の幹細胞ごとに違いがみられ、その全体像を理解するためには造血幹細胞の異質性を踏まえた解析が不可欠である。しかし、既存の技術では単一細胞からゲノム解析とエピゲノム解析を同時に行うことができなかった。本研究ではエマルジョン化による単一細胞のDNAとRNAの同時バーコード化という新しい手法により、1個の細胞からゲノム解析とエピゲノム解析を同時に行う新技術、単一細胞（シングルセル）RNAシークエンシング(RNA-seq)と単一細胞（シングルセル）ATACシークエンシング(ATAC-seq)の同時解析の手法を確立すること、および、この新技術を用いて造血幹細胞老化の異質性を克服し、その本質を明らかにすることを目的としている。2年間終了時点までに、単一細胞のDNAとRNAの同時バーコード化の条件検討を行い、ほぼ満足のいく結果が得られた。この条件は生物種ごと細胞種ごと微調整が必要であるが、その点についてもある程度の目途がついた。また、次世代シークエンサーで収集したシングルセルRNA-seqデータとシングルセルATAC-seqデータの解析法についてもある程度満足できる解析アルゴリズムを確立できたと考えている。若年マウスから得られた造血幹細胞と老年マウスから得られた造血幹細胞の比較にて、老化造血幹細胞を特徴づける遺伝子変化、エピゲノム変化もすでに捉えられている。さらに、老化造血幹細胞の中で、より老化が進んでいると思われる細胞集団と比較的機能が保たれていると思われる細胞集団を特定することにも成功している。

造血幹細胞の老化は悪性腫瘍のみならず心血管疾患の危険因子にもなる。造血幹細胞の老化には様々な内的要因と外的要因が複合的に関与しているが、外的因子の老化への影響には個々の幹細胞ごとに違いがみられ、その全体像を理解するためには造血幹細胞の異質性を踏まえた解析が不可欠である。しかし、既存の技術では単一細胞からゲノム解析とエピゲノム解析を同時に行うことができなかった。本研究ではエマルジョン化による単一細胞のDNAとRNAの同時バーコード化という新しい手法により、1個の細胞からゲノム解析とエピゲノム解析を同時に行う新技術、単一細胞（シングルセル）RNAシークエンシング(RNA-seq)と単一細胞（シングルセル）ATACシークエンシング(ATAC-seq)の同時解析の手法を確立すること、および、この新技術を用いて造血幹細胞老化の異質性を克服し、その本質を明らかにすることを目的としている。2年間終了時点までに、単一細胞のDNAとRNAの同時バーコード化の条件検討を行い、ほぼ満足のいく結果が得られた。この条件は生物種ごと細胞種ごと微調整が必要であるが、その点についてもある程度の目途がついた。また、次世代シークエンサーで収集したシングルセルRNA-seqデータとシングルセルATAC-seqデータの解析法についてもある程度満足できる解析アルゴリズムを確立できたと考えている。若年マウスから得られた造血幹細胞と老年マウスから得られた造血幹細胞の比較にて、老化造血幹細胞を特徴づける遺伝子変化、エピゲノム変化もすでに捉えられている。さらに、老化造血幹細胞の中で、より老化が進んでいると思われる細胞集団と比較的機能が保たれていると思われる細胞集団を特定することにも成功している。