AMED研究開発課題データベース 日本医療研究開発機構（AMED）の助成により行われた研究開発の課題や研究者を収録したデータベースです。

• 2022
• 2021
• 2020

【成果報告書】

成果の概要

エピゲノム解析、遺伝子発現量解析、ゲノム立体構造解析、シングルセル解析それぞれについて、必要な解析ステップをすべて包含するパイプラインを構築した。本パイプラインはDockerを用いることで、各種ツールをインストール済の解析環境を任意のOSについて提供することができ、ユーザ自身によってカスタマイズすることも可能である。これにより、多数のツールをインストール・管理する必要があるNGS解析の環境構築コストを大幅に低減した。これらのパイプラインについて、現在論文準備中である。
今年度から対象に含めたシングルセル解析について、上述したDockerパイプライン "ShortCake"を用いてベストプラクティスとなるワークフローを検討した。たとえばシングルセルデータにおける細胞種の自動アノテーションについては教師データとなるデータベースが細胞種・生物種ごとに必要となるが、今回COVID-19患者由来PBMCデータセットについていくつかの既存データセットを比較検討し、良好な細胞種アノテーション結果を得るに至った。この結果について、第11回生命医薬情報学連合大会にて口頭発表した。
複数のHi-Cサンプルを同時入力とした解析についても上述のパイプライン "CustardPy"として実装した。ゲノム立体構造に必要な因子群をノックダウンした多数のHi-Cサンプル比較解析の結果、ヒトゲノムにおける立体構造制御は単一ではなく、領域のエピゲノム的特徴に依存して複数の制御パターンが存在し、それぞれ異なる因子群によって制御されているらしいことが明らかになった。本成果について、第45回日本分子生物学会年会にて口頭発表した。
IHEC Integrative analysisグループとして、毎月のオンラインミーティングに参加している。IHECデータベースを活用した、複数種のヒストン修飾を入力として得られる「クロマチン状態」を多数の細胞種で比較するエピゲノム解析について、第11回生命医薬情報学連合大会にて口頭発表した。
機械学習によるエピゲノムデータ補完技術について、ChromImpute・Avocadoを用いた検証実験を進めている。Avocadoは計算量が極めて大きいことが研究の律速となっていたが、今年度更に強力なGPUサーバを導入したことにより、研究を加速化することに成功した。

学会誌・雑誌等における論文一覧

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1.Wang J, Nakato R. CohesinDB: a comprehensive database for decoding cohesin-related epigenomes, 3D genomes and transcriptomes in human cells. Nucleic Acids Research. 2022, 51, D1, D70-D79, doi:10.1093/nar/gkac795

2.Jeppsson K, Sakata T, Nakato R, Milanova S, Shirahige K, Bjökegren C. Cohesin-dependent chromosome loop extrusion is limited by transcription and stalled replication forks. Science Advances. 2022, 8, 23, doi:10.1126/sciadv.abn7063

3.Wang J, Bando M, Shirahige K, Nakato R. Large-scale multi-omics analysis suggests specific roles for intragenic cohesin in transcriptional regulation. Nature Communications. 2022, 13, 1, doi:10.1038/s41467-022-30792-9

学会・シンポジウム等における口頭・ポスター

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1.Context-dependent regulation of gene expression and 3D genome structure by cohesin, 中戸隆一郎, 第45回日本分子生物学会年会(MBSJ2022), 2022/12/1, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

2.肝線維症からの回復時系列シングルセルデータを用いた細胞間相互作用解析, 西條栄子, 中戸隆一郎, 第45回日本分子生物学会年会(MBSJ2022), 2022/11/30, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

3.IHEC project: collection and characterization of human epigenome data, Seohyun Lee, 中戸隆一郎, 第11回生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2022), 2022/9/14, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

4.Multi-omics data-driven analysis of cohesin in human cells, 王健康, 中戸隆一郎, 第11回生命医薬情報学連合大会 (IIBMP2022), 2022/9/13, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

5.Central genes in Cornelia de Lange Syndrome mouse cell lines using single-cell gene networks, Nagai Luis Augusto Eijy, 西條 栄子, 中戸隆一郎, 第45回日本分子生物学会年会(MBSJ2022), 2022/12/1, 国内, ポスター.

国内　/　ポスター

6.遺伝子調節機構解明のための細胞種特異性を考慮した発現変動遺伝子の特徴量抽出, 大庭ジーナ未来、中戸隆一郎, 第45回日本分子生物学会年会(MBSJ2022), 2022/11/30, 国内, ポスター.

国内　/　ポスター

7.A computational method to extract central genes in Cornelia de Lange Syndrome-like cell line obtained from single-cell co-dependency networks, Nagai Luis Augusto Eijy, 西條 栄子, 中戸隆一郎, 第11回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2022), 2022/09/13, 国内, ポスター.

国内　/　ポスター