ラマンスペクトルとマルチオミクスを用いた細胞表現型の多様性の同定と理解

細胞の遺伝子発現は確率的に変動しており細胞の表現型は多様である。同種の集団の中においてもストレス反応や成長速度の異なる亜集団が存在することが知られている。このような多様性は同一遺伝子集団においても見られることから、histone modificationやchromatin organizationといったepigenomeのばらつきや、それらと相互的な関係にあるtranscriptomeのばらつきに起因することが示唆されてきている。表現型の多様性が抗がん剤治療の妨げだけではなく、細胞のがん化の過程とも密接に関連していると考えられており、背後にある生成機構の解明が求められている。近年の計測技術の発展に伴い、細胞の多様性を多側面から記述できるようになってきているが、オミクス計測技術は侵襲的であり、同一細胞からの複数のオミクス情報の取得や、経時的な取得は未だ困難である。そこで本研究では、包括的な分子構造を反映する非侵襲なラマンスペクトルに着目するし、ラマンスペクトルを介したマルチオミクス情報の統合技術の開発に取り組む。近年、ラマンスペクトルにより細胞の表現型分類やtranscriptome推定が可能なことが示唆されているが、マルチオミクスと繋げていくことにより、従来とは異なる解像度での多様性空間の構築を目指す。具体的には、包括的な分子構造を反映するラマンスペクトルから複数のオミクス情報に共通な内在空間を直接抽出することで、定量的かつ多角的な細胞表現型の比較を可能とする新たな多様性の定義空間を作成する。さらに、構築された空間から得られるデータ解析・数理解析に基づく知見を生物学的知見と組み合わせることで多様性の生成機構の解明を目指す。

細胞の遺伝子発現は確率的に変動しており細胞の表現型は多様である。同種の集団の中においてもストレス反応や成長速度の異なる亜集団が存在することが知られている。このような多様性は同一遺伝子集団においても見られることから、histone modificationやchromatin organizationといったepigenomeのばらつきや、それらと相互的な関係にあるtranscriptomeのばらつきに起因することが示唆されてきている。表現型の多様性が抗がん剤治療の妨げだけではなく、細胞のがん化の過程とも密接に関連していると考えられており、背後にある生成機構の解明が求められている。近年の計測技術の発展に伴い、細胞の多様性を多側面から記述できるようになってきているが、オミクス計測技術は侵襲的であり、同一細胞からの複数のオミクス情報の取得や、経時的な取得は未だ困難である。そこで本研究では、包括的な分子構造を反映する非侵襲なラマンスペクトルに着目するし、ラマンスペクトルを介したマルチオミクス情報の統合技術の開発に取り組む。近年、ラマンスペクトルにより細胞の表現型分類やtranscriptome推定が可能なことが示唆されているが、マルチオミクスと繋げていくことにより、従来とは異なる解像度での多様性空間の構築を目指す。具体的には、包括的な分子構造を反映するラマンスペクトルから複数のオミクス情報に共通な内在空間を直接抽出することで、定量的かつ多角的な細胞表現型の比較を可能とする新たな多様性の定義空間を作成する。さらに、構築された空間から得られるデータ解析・数理解析に基づく知見を生物学的知見と組み合わせることで多様性の生成機構の解明を目指す。