Transcriptome analysis of radiation-induced genomic instability

放射線被ばくが発がんの誘因になる事は広く知られているが、その分子メカニズムの全貌は未解明のままである。放射線照射のゲノム影響の最大の特長は、DNA二重鎖切断の生成を介したゲノム欠失の誘発である。特に、数Mbにもおよぶ大規模なゲノム欠失は、ゲノム高次構造を大きく変化させる事から、潜在的不安定染色体部位として子孫細胞に伝播され、遅延的なゲノム不安定性に関連するが、その発がんにおける意義は明確ではない。そこで本研究では、『放射線誘発ゲノム欠失によるランダムなゲノム高次構造の変化が、核内のクロマチン状態を変化させて遺伝子発現制御を撹乱し、不均質な遺伝子発現プロファイルを持つヘテロ細胞集団を生成し、これが向増殖性クローン進化の駆動力になる』、との仮説を提唱し、具体的には、『放射線照射生存細胞が不均質な遺伝子発現プロファイルを持つヘテロ細胞集団を生成する』に焦点を当て、正常ヒト甲状腺濾胞由来培養細胞を用いて、最新のシングルセル解析技術の進展を踏まえ、放射線照射生存細胞において、シングルセルRNAシーケンス（scRNA-seq）を実施し、遺伝子発現プロファイルをもとにしたクラスタリングにより遺伝子発現擾乱を検証し、クローン進化につながるような発がん関連遺伝子発現の事実を立証することを目的とした。令和4年度には、正常ヒト甲状腺濾胞細胞に、6 Gyのγ線（137Cs由来、線量率：1 Gy/分）を照射し、10^3から10^4個の細胞を、10x Genomics社製のChromium Controllerを用いたシングルセルドロップレットを調整するための細胞として準備した。GEM（Gel bead-in-emulsion）内に封入されたシングルセルには、同じGEM内に包含される分子バーコードが提供されるが、最適のGEMを作成するための条件の決定を試みた。

放射線被ばくが発がんの誘因になる事は広く知られているが、その分子メカニズムの全貌は未解明のままである。放射線照射のゲノム影響の最大の特長は、DNA二重鎖切断の生成を介したゲノム欠失の誘発である。特に、数Mbにもおよぶ大規模なゲノム欠失は、ゲノム高次構造を大きく変化させる事から、潜在的不安定染色体部位として子孫細胞に伝播され、遅延的なゲノム不安定性に関連するが、その発がんにおける意義は明確ではない。そこで本研究では、『放射線誘発ゲノム欠失によるランダムなゲノム高次構造の変化が、核内のクロマチン状態を変化させて遺伝子発現制御を撹乱し、不均質な遺伝子発現プロファイルを持つヘテロ細胞集団を生成し、これが向増殖性クローン進化の駆動力になる』、との仮説を提唱し、具体的には、『放射線照射生存細胞が不均質な遺伝子発現プロファイルを持つヘテロ細胞集団を生成する』に焦点を当て、正常ヒト甲状腺濾胞由来培養細胞を用いて、最新のシングルセル解析技術の進展を踏まえ、放射線照射生存細胞において、シングルセルRNAシーケンス（scRNA-seq）を実施し、遺伝子発現プロファイルをもとにしたクラスタリングにより遺伝子発現擾乱を検証し、クローン進化につながるような発がん関連遺伝子発現の事実を立証することを目的とした。令和4年度には、正常ヒト甲状腺濾胞細胞に、6 Gyのγ線（137Cs由来、線量率：1 Gy/分）を照射し、10^3から10^4個の細胞を、10x Genomics社製のChromium Controllerを用いたシングルセルドロップレットを調整するための細胞として準備した。GEM（Gel bead-in-emulsion）内に封入されたシングルセルには、同じGEM内に包含される分子バーコードが提供されるが、最適のGEMを作成するための条件の決定を試みた。