１細胞・１分子エピゲノム解析技術の開発

遺伝子の発現は、周囲に位置するさまざまなゲノム制御領域によって制御されています。当然ながら、制御領域におけるゲノム配列の違いは、ヒト疾患の要因になり得ます。また、より長いタイムスパンでは、制御領域の変異はヒトなどの生物の進化に大きな役割を果たしてきました。従って、ゲノム制御領域の機能やその制御機構の解明はヒト生物学において極めて重要です。

ゲノム制御領域は、遺伝子や他のゲノム制御領域と相互作用しながら機能を発揮します。重要なことに、ゲノム領域間の相互作用状態は、偶然性にも左右される非常にダイナミックなものと考えられます。各制御領域の活性状態のオンオフや、ゲノムDNA分子の立体的配置が、細胞ごとに、また時間的にも、動的に変化するものだからです。そして、この相互作用のダイナミズムに呼応して、ゲノム発現の状態、さらには細胞状態が安定的もしくはダイナミックに制御されていると考えられます。我々は、このゲノム相互作用のダイナミクスとゲノム発現状態との関係性を理解することこそが、ゲノムDNAの分子としての実態とヒトの成り立ちとをつなげる鍵になると考えています。

その解明のためには、ダイナミックなゲノム相互作用の状態を詳細に解析する技術が不可欠です。これまでの技術革新により、さまざまな解析手法が登場してきてはいますが、まだまだ十分な情報を得られるには至っていません。SignACでは、ゲノムの相互作用を、単一細胞・単一分子レベルで明らかにする技術の開発・導入に力を入れています。そして、そうした技術を活用して、ゲノムがどのように細胞・組織の性質を制御するのかの解析研究にも取り組んでいます。これらの研究には、次世代シーケンサー、ロングリードシーケンサー、FACS、自動多検体処理機などの最先端装置を駆使しています。特に、ロングリードシーケンサーを活用した１分子解析については、AMED BINDSの事業としても進めています。

機器利用サポートや受託解析サービスの提供以外にも、SignACの有する機器や技術を活用して、さまざまなサポート研究を実施しています。

これまでに、ロングリードシーケンサーを用いたDNAメチル化解析、CUT&Tagによるヒストン修飾パターン解析、シングルセルRNA-seqのデータ解析の成果が論文として発表されています。

ロングリード１分子エピゲノム解析の支援

ロングリードシーケンスは、DNAの配列や塩基修飾状態を、１本のDNA分子から、数万塩基以上にわたって解析できる技術です。本技術によって、制御領域同士の相互作用などを通して、非常に長距離にわたって機能するゲノム分子のそのままの姿を明らかにしていくことが可能になります。SignACはONT社製PromethION24とPacBio社製Sequel IIeという２種の大型ロングリードシーケンサーを取り揃え、AMED BINDS事業において、１分子エピゲノム解析研究の支援および高度化研究を実施しています。

具体的な支援内容は、全長トランスクリプトーム解析、ロングリードメチローム解析、クロマチン高次構造マルチコンタクト解析になります。また、高度化研究においては、主にこれらの単一細胞解析技術の構築に取り組んでいます。