シングルセル統合ゲノミクス解析が解き明かす強皮症の病態基盤の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 23ek0109555h0003
- 統合プロジェクト（二期）
疾患基礎研究プロジェクト<第二期>
- 事業名
難治性疾患実用化研究事業
- タグ（2023）
研究開発目的： 基礎医学研究
研究の性格： 疾患を特定した基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ： in vivo－ヒト
ICD-10大分類： 皮膚および皮下組織の疾患
対象疾患領域： 生活習慣病<免疫アレルギー疾患、腎疾患を含む>
特記的事項： 研究倫理<ELSI/RRI等> , 国際共同研究 , DX<SaMD、AI、ICTを含む> , AMR , 治験<企業>
補足確認： 診断 , 治療 , 予後・生活の質<QOL>
- タグ（2022）
研究の性格： 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ： 基礎的
承認上の分類： 体外診断薬
対象疾患： その他
疾患領域： 難病
開発目的： 診断 , 治療 , 生活の質<QOL>
- タグ（2021）
研究の性格： 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ： 基礎的
承認上の分類： 体外診断薬
対象疾患： その他
疾患領域： 生活習慣病
開発目的： 診断 , 治療 , 生活の質<QOL>
- 代表研究機関
- 国立研究開発法人理化学研究所
- 研究代表者
(2023) 寺尾知可史, 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター ゲノム解析応用研究チーム・チームリーダー
(2022) 寺尾知可史, 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター ゲノム解析応用研究チーム・チームリーダー
(2021) 寺尾知可史, 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター ゲノム解析応用研究チーム チームリーダー
- 研究期間
- 2021年度 - 2023年度
- 課題への総配分額
- 39,000 千円
- 研究概要（2023）
- 白血球細胞分画の中で強皮症の血管障害特異的な細胞サブセットの同定およびその異常の同定を目指すため、今年度は既存のDNA検体を解析するとともに、新規に取得した検体を用いてシングルセルレベルでRNAシーケンスとタンパク定量を同時に行うことが可能なCITE-seqを用いて強皮症の患者検体を解析する。RNA発現データからエンハンサー発現を同定する。既存の強皮症DNAマイクロアレイデータを用いて、染色体レベルの体細胞変異を持った細胞増殖の解析を行う。強皮症の血管障害のある群とない群とを比較するとともに、健常者のデータ(理研で利用可能)とも比較して強皮症の血管障害特異的、また、強皮症特異的な細胞ごとの遺伝子発現とタンパク発現、エンハンサー発現を解析する。
- 研究概要（2022）
- 白血球細胞分画の中で強皮症の血管障害特異的な細胞サブセットの同定およびその異常の同定を目指すため、今年度は既存のDNA検体を解析するとともに、新規に取得した検体を用いてシングルセルレベルでRNAシーケンスとタンパク定量を同時に行うことが可能なCITE-seqを用いて強皮症の患者検体を解析する。RNA発現データからエンハンサー発現を同定する。既存の強皮症DNAマイクロアレイデータを用いて、染色体レベルの体細胞変異を持った細胞増殖の解析を行う。強皮症の血管障害のある群とない群とを比較するとともに、健常者のデータ(理研で利用可能)とも比較して強皮症の血管障害特異的、また、強皮症特異的な細胞ごとの遺伝子発現とタンパク発現、エンハンサー発現を解析する。
- 研究概要（2021）
- 白血球細胞分画の中で強皮症の血管障害特異的な細胞サブセットの同定およびその異常の同定を目指すため、今年度は既存のDNA検体を解析するとともに、新規に取得した検体を用いてシングルセルレベルでRNAシーケンスとタンパク定量を同時に行うことが可能なCITE-seqを用いて強皮症の患者検体を解析する。RNA発現データからエンハンサー発現を同定する。既存の強皮症DNAマイクロアレイデータを用いて、染色体レベルの体細胞変異を持った細胞増殖の解析を行う。強皮症の血管障害のある群とない群とを比較するとともに、健常者のデータ(理研で利用可能)とも比較して強皮症の血管障害特異的、また、強皮症特異的な細胞ごとの遺伝子発現とタンパク発現、エンハンサー発現を解析する。
研究成果情報
2023
2022
2021
成果の概要
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【研究開発項目(1) 患者検体(DNA,RNA,細胞)の取得と臨床情報の充実】
本研究については患者のデータを詳細にとる研究であり、京都大学倫理審査委員会で承認された研究計画を基に患者登録を開始し、患者採血を行いDNAを採取、また、末梢血白血球の取得とシングルセル解析(CITE-seq)とクロマチン解析用の検体の調整を行う。2023年度に入り，DNA検体30例の採取がほぼ終了した。また臨床情報の整理は順調に行うことができた。
さらに、フランスの強皮症検体の新規1000例以上のＤＮＡの解析を行うことができた。
【研究開発項目(2)シングルセルRNAシーケンスとタンパク定量、クロマチン構造解析】
京大吉藤班で採取された累計29例の強皮症患者からの末梢血白血球サンプルに対して大規模な5’シングルセルRNAシークエンス解析およびにCITE-seq解析を実施した。異なる重度・臨床像を持つ患者検体合計約50万個の細胞に対して大規模にシングルセル解析を実施することで、特定の種類のT細胞サブセット（例えば、CD16陽性T細胞など）が、強皮症の病態やその重症型（血管病変など）に関与する可能性が示された。また、クロマチン構造解析を実施して、さらにこれまでの報告にないレベルの高い深達度のデータをT細胞で作成しクロマチンの3次元構造マップを完成させ、強皮症関連エンハンサーの遺伝子発現制御ネットワークや下流の標的遺伝子の解析を実施した。
【研究開発項目(3)ゲノム解析ゲノムシーケンス マイクロアレイ、体細胞モザイク解析】
既存の強皮症DNAマイクロアレイデータを用いて、染色体レベルの体細胞変異を持った細胞増殖の解析を行った。既存のサンプルで血管障害を有する患者由来のものについて全ゲノムあるいはエクソームシーケンスを行い、RNAシーケンスデータと統合して一塩基レベルの異常を伴った細胞増殖の検出の解析を進めた。
【研究開発項目(4)統合ゲノミクス解析】
強皮症の血管障害のある群とない群とを比較するとともに、健常者のデータ(理研で利用可能)とも比較して強皮症の血管障害特異的、また、強皮症特異的な細胞ごとの遺伝子発現とタンパク発現、エンハンサー発現を解析し、さらに、DNA全ゲノムシーケンスデータの結果とRNAデータを統合させ、1塩基レベルの体細胞変異とその増殖の解析を行った。
本研究については患者のデータを詳細にとる研究であり、京都大学倫理審査委員会で承認された研究計画を基に患者登録を開始し、患者採血を行いDNAを採取、また、末梢血白血球の取得とシングルセル解析(CITE-seq)とクロマチン解析用の検体の調整を行う。2023年度に入り，DNA検体30例の採取がほぼ終了した。また臨床情報の整理は順調に行うことができた。
さらに、フランスの強皮症検体の新規1000例以上のＤＮＡの解析を行うことができた。
【研究開発項目(2)シングルセルRNAシーケンスとタンパク定量、クロマチン構造解析】
京大吉藤班で採取された累計29例の強皮症患者からの末梢血白血球サンプルに対して大規模な5’シングルセルRNAシークエンス解析およびにCITE-seq解析を実施した。異なる重度・臨床像を持つ患者検体合計約50万個の細胞に対して大規模にシングルセル解析を実施することで、特定の種類のT細胞サブセット（例えば、CD16陽性T細胞など）が、強皮症の病態やその重症型（血管病変など）に関与する可能性が示された。また、クロマチン構造解析を実施して、さらにこれまでの報告にないレベルの高い深達度のデータをT細胞で作成しクロマチンの3次元構造マップを完成させ、強皮症関連エンハンサーの遺伝子発現制御ネットワークや下流の標的遺伝子の解析を実施した。
【研究開発項目(3)ゲノム解析ゲノムシーケンス マイクロアレイ、体細胞モザイク解析】
既存の強皮症DNAマイクロアレイデータを用いて、染色体レベルの体細胞変異を持った細胞増殖の解析を行った。既存のサンプルで血管障害を有する患者由来のものについて全ゲノムあるいはエクソームシーケンスを行い、RNAシーケンスデータと統合して一塩基レベルの異常を伴った細胞増殖の検出の解析を進めた。
【研究開発項目(4)統合ゲノミクス解析】
強皮症の血管障害のある群とない群とを比較するとともに、健常者のデータ(理研で利用可能)とも比較して強皮症の血管障害特異的、また、強皮症特異的な細胞ごとの遺伝子発現とタンパク発現、エンハンサー発現を解析し、さらに、DNA全ゲノムシーケンスデータの結果とRNAデータを統合させ、1塩基レベルの体細胞変異とその増殖の解析を行った。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Yoshino S, Yamaguchi R, Tanaka H, Ikegawa S, Nakashima Y, Terao C. Family History of Developmental Dysplasia of the Hip is a Risk Factor for the Progression of Hip Osteoarthritis.J Arthroplasty. 2023 Aug 14:S0883-5403(23)00824-0.
2. Ito S, Liu X, Ishikawa Y, Conti DD, Otomo N, Kote-Jarai Z, Suetsugu H, Eeles RA, Koike Y, Hikino K, Yoshino S, Tomizuka K, Horikoshi M, Ito K, Uchio Y, Momozawa Y, Kubo M; BioBank Japan Project; Kamatani Y, Matsuda K, Haiman CA, Ikegawa S, Nakagawa H, Terao C. Androgen receptor binding sites enabling genetic prediction of mortality due to prostate cancer in cancer-free subjects. Nat Commun. 2023 Aug 23;14(1):4863.
3. Koike Y, Takahata M, Nakajima M, Otomo N, Suetsugu H, Liu X, Endo T, Imagama S, Kobayashi K, Kaito T, Kato S, Kawaguchi Y, Kanayama M, Sakai H, Tsuji T, Miyamoto T, Inose H, Yoshii T, Kashii M, Nakashima H, Ando K, Taniguchi Y, Takeuchi K, Ito S, Tomizuka K, Hikino K, Iwasaki Y, Kamatani Y, Maeda S, Nakajima H, Mori K, Seichi A, Fujibayashi S, Kanchiku T, Watanabe K, Tanaka T, Kida K, Kobayashi S, Takahashi M, Yamada K, Takuwa H, Lu HF, Niida S, Ozaki K, Momozawa Y; Genetic Study Group of Investigation Committee on Ossification of the Spinal Ligaments; Yamazaki M, Okawa A, Matsumoto M, Iwasaki N, Terao C, Ikegawa S.Genetic insights into ossification of the posterior longitudinal ligament of the spine.Elife. 2023 Jul 18;12:e86514.
4. Yuki Ishikawa, Nao Tanaka, Yoshihide Asano, Masanari Kodera, Yuichiro Shirai, Mitsuteru Akahoshi ,Minoru Hasegawa , Takashi Matsushita , Kazuyoshi Saito , Sei-ishiro Motegi , Hajime Yoshifuji , Ayumi Yoshizaki , Tomohiro Komoto , Kae Takagi , Akira Oka, Miho Kanda , Yoshihito Tanak , Yumi Ito , Kazuhisa Nakano , Hiroshi Kasamatsu , Akira Utsunomiya , Akiko Sekiguchi , Hiroaki Niro , Masatoshi Jinnin ,Katsunari Makino , Takamitsu Makino , Hironobu Ihn , Motohisa Yamamoto , Chisako Suzuki , Hiroki Takahashi , Emi Nishida , Akimichi Morita , Toshiyuki Yamamoto , Manabu Fujimoto , Yuya Kondo , Daisuke Goto , Takayuki Sumida , Naho Ayuzawa , Hidetashi Yanagida , Tetsuya Horita, Tatsuya Atsumi , Hirahito Endo , Yoshihito Shima , Atsushi Kumanogoh , Jun Hirata , Nao Otomo , Hiroyuki Suetsugu , Yoshinao Koike , Kohei Tomizuka ,Soichiro Yoshino , Xiaoxi Liu , Shuji Ito , Keiko Hikino , Akari Suzuki , Yukihide Momozawa , Shiro Ikegawa , Yoshiya Tanaka , Osamu Ishikawa , Kazuhiko Takehara , Takeshi Torii , Shinichi Sato , Yukinori Okada , Tsuneyo Mimori , Fumihiko Matsuda , Koichi Matsuda , Tiffany Amariuta , Issei Imoto, Keitaro Matsuo , Masataka Kuwana , Yasushi Kawaguchi , Koichiro Ohmura , Chikashi Terao GWAS for Systemic Sclerosis Identified six novel susceptibility loci including penetrating Fcγ-Receptor Region. Nat Commun. 2024 Jan 31
5. Liu X, Matsunami M, Horikoshi M, Ito S, Ishikawa Y, Suzuki K, Momozawa Y, Niida S, Kimura R, Ozaki K, Maeda S, Imamura M, Terao C*.Natural Selection Signatures in the Hondo and Ryukyu Japanese Subpopulations.Mol Biol Evol. 2023 Oct 4;40(10):msad231.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 遺伝疫学解析による脊椎疾患の病態解明と疾患予測 寺尾 知可史 第52回日本脊椎脊髄病学会学術集会, 札幌, 2023/4/14, 国内, 口頭
国内 / 口頭
2. Genetic insight of complex traits from biobanks in Asian Chikashi Terao Fujisawa, Japan, EMBL-EBI Industry Programme Workshop, 2023/4/19, 国際, 口頭
不明 / 口頭
3. Somatic mosaics in trio subjects of atomic bomb victims-microarray, sequencing and more- Chikashi Terao RERF meeting, 広島, 2023/5/26, 国内, 口頭
国内 / 口頭
4. Decoding human complex traits and cancers by integrative genomics Chikashi Terao IFOM Seminar, Milan, Italy, 2023/6/6, 国際, 口頭
不明 / 口頭
5. Deciphering human complex traits using population-specific germline and somatic genetic variations Chikashi Terao Human Technopole Seminar, Milan, Italy, 2023/6/7, 国際, 口頭
不明 / 口頭
6. Population-specific germline and somatic variations shape complex traits Chikashi Terao RIKEN-Tsinghua International Summer Program 2023, Yokohama, Japan, 2023/6/27, 国際, 口頭
不明 / 口頭
7. IgG4関連疾患の遺伝子解析 寺尾 知可史 第3回IgG4-RD Web研究会, web, 2023/7/8, 国内, 口頭
国内 / 口頭
8. Decoding Japanese genetic architecture by whole‐genome sequencing Xiaoxi Liu, Satoshi Koyama, Kohei Tomizuka, Sadaaki Takata, Yuki Ishikawa,Shuji Ito, Shunichi Kosugi, Kunihiko Suzuki, Keiko Hikino, Yoshinao Koike,Momoko Horikoshi, Shiro Ikegawa, Kochi Matsuda, Yukihide Momozawa, KaoruIto, Yoichiro Kamatani, Chikashi Terao日本進化学会第25回沖縄大会、2023/9/11、国内、口頭
国内 / 口頭
9. ゲノム情報が明らかにする複合形質基盤と予後 寺尾知可史 第3回AbiSS2023、2023/9/16、国内、口頭
国内 / 口頭
10. Biobank Japan: Roles of Genetics for Discovery Research Chikashi Terao International Round-table Meeting of Population Biobanks China, Beijing, 2023/9/25, 国際, 口頭
不明 / 口頭