Inferring epigenomic changes during cell differentiation at single cell resolution

以单细胞分辨率推断细胞分化过程中的表观基因组变化

• 批准号: 22K06330
• 负责人: 小柳 香奈子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06330/
• 关键词: 細胞分化; 細胞系譜; エピジェネティクス; シングルセル; 系統解析; 祖先推定; 遺伝子発現制御; 多細胞動物

本研究は、多細胞動物の細胞分化過程におけるエピゲノム変遷過程の推定を行うことを目的としている。分化途中の細胞を直接取得することには困難を伴うが、比較的取得が容易な分化した体細胞のエピゲノム情報を用い、これに分子系統解析を応用することで、問題の解決を試みる。今年度はエピゲノム情報として、クロマチン構造がオープンで活発な遺伝子転写と関連するクロマチンアクセシビリティ情報を用いた解析を行った。公共データベースから利用可能なマウス血球系細胞のクロマチンアクセシビリティ情報に基づき、1) 系統解析により細胞の分岐過程を推定し、2) 推定された樹形に基づき祖先節にあたる分化途中の細胞の状態の推定を試みた。得られた結果を既知の情報と比較し、推定結果の検証を行った。その結果、1) 既知の細胞の分岐過程を部分的に再構成ができることが示された。2) 分化途中の前駆細胞のクロマチンアクセシビリティ状態の推定については、高い特異度で予測が可能であった一方、感度は低い結果となった。このことはクロマチンアクセシビリティが発現状態と密接に関わりダイナミックに変化するために、前駆細胞特異的な状態を推定しにくく偽陰性が多いことを反映していると考えられた。

这项研究旨在估计多细胞动物细胞分化过程中的表观基因组过渡过程。尽管在分化过程中很难直接获取细胞，但我们试图通过使用分化的体细胞的表观基因组信息来解决问题，而分化的体细胞相对容易获得，并将分子系统发育分析应用于此。今年，我们使用染色质可及性信息进行了分析，该信息与基因转录有关，该基因转录具有开放且活跃的染色质结构。基于公共数据库中可获得的小鼠血细胞细胞的染色质可及性信息，我们尝试通过系统发育分析来估计细胞分支过程，2）根据估计的树状估算分化过程中细胞的状态，该过程与祖先节点相对应。将获得的结果与已知信息进行了比较，并验证了估计的结果。结果表明1）可以部分重构已知细胞的分支过程。 2）在分化过程中，对祖细胞的染色质可及性状态的估计是可以具有很高的特异性，而灵敏度较低。人们认为这反映了一个事实，即染色质的可及性与表达状态密切相关并动态改变，因此很难估计祖细胞特异性状态，并且存在许多错误的负面因素。

项目成果

エピゲノム情報の系統解析による細胞分化過程の推定

通过表观基因组信息的系统发育分析估计细胞分化过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Koga Akihiko;Hashimoto Kenji;Honda Yusuke;Nishihara Hidenori;小柳香奈子
• 通讯作者: 小柳香奈子