Evaluation of properties by epigenome analysis for human umbilical cord-derived stromal cells and research for bone regenerative medicine

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現在、口唇口蓋裂（CL/P）など先天性顔面顎・顔面骨の欠損に対して、組織幹細胞を用いた骨再生医療研究が進められているが、欠損領域の特殊性や細胞単離時の異種性、あるいは培養による特性低下など高いハードルにより難渋している。これらは単離細胞の実態が不明確なため、進捗の阻害要因となっている、と考えた。近年、臍帯（UC）からもBM由来と機能特性や免疫学的に類似するMSCs（UC-MSCs）が存在することが報告されている。またUC-MSCsは、細胞の調達、保管、および移植において、他の幹細胞源よりも有用であるとされている。しかし、UC-MSCsの遺伝子プロファイルやMSCsを構成する細胞集団の機能的特性や分化指向性については未だに解明されていない。したがって、本年度は分担研究者の長村准教授よりCL/P患者由来細胞を供与されたことから、まず健常由来とCL/P由来UCの一細胞解析（scRNA-seq）による特性比較から、CL/P発症および病態メカニズムの解析を行った。具体的には、それぞれの細胞をscRNA-seqにより集団の特性変化を検索した。フィルタリング後のCL/P群、対照群で各4429および3653細胞を回収し、それぞれ35502および35171遺伝子を対象として解析を行い、遺伝子発現プロファイルを基に10細胞集団を特定した。さらに、両群を統合させることにより生じた違いを確認した。次に、Seuratを用いて各集団のDEG上位10から機能的背景を割り出し、また、特定した細胞集団の動態変化、trajectoryの描出による集団の分化プロセス、GO analysisで集団の機能的特性を解析した。その結果、CL/P群は2つの集団で遺伝子発現に有意な差を認めたことから、CL/P由来組織が健常組織と比較して、遺伝学的に特性が異なることを示唆した。次年度はカギとなる細胞の特定を進めている。