F4-1 ゲノム高次構造と転写ネットワークの統合的理解に向けた技術基盤提供支援

次世代シーケンサーを用いた各種ChIP-seq、RNA-seq(mRNA、small RNA、１細胞)、Hi-C解析支援

[1] 支援担当者

[2] 支援技術の概要

1. タンパク質・修飾プロファイリング支援
   ChIP-seq解析についてクロマチン免疫沈降（ChIP）サンプル調整、シーケンスライブラリ作成、情報解析の技術支援及び技術移転を行う。通常のプロトコル（10⁶～細胞）に加え、ChIP効率の良い一部のタンパク質については少数細胞（10³～10⁵細胞）での解析も可能である。
2. 転写解析支援
   mRNA-seq、small RNA-seqなどの各種RNA-seq実験について、ライブラリ作成支援、発現データを用いた変動解析などの情報解析支援を行う。またchromium(10xGenomics)を用いた１細胞RNA-seq解析について、細胞の調整、ライブラリ作成、得られたデータからクラスタリングによる新規細胞集団の分類やマーカー分子の検出などの情報学的解析の支援を行う。
3. Hi-Cによるクロマチン高次構造解析支援
   当研究室で採用しているin situ Hi-C法によるHi-Cライブラリの調整を支援し技術の移転をするとともに、Hi-Cデータの解析方法の指導を行う。

[3] 支援技術の利用例

• 組織からセルソーターにより分取した少数の細胞を用いたヒストン修飾解析（低インプットChIP）
• 主要組織構成細胞の不均一性の解析とがん幹細胞の単離（１細胞RNA-seq解析）
• 細胞分化に伴う染色体TAD(topologically associated domains)構造の変化の観察（Hi-C）

[4] 支援担当者の研究概要

私たちは、染色体がどのように折りたたまれ、核中で機能しているのかを明らかにするための研究を行っている。特に染色体を形作る重要な因子であるコヒーシン、コヒーシンローダー、及びCTCFがどのような生化学的な活性をもち、ゲノムをどのように折りたたみ、転写を制御しているのかという点に焦点をあてた研究を行っている。これらの因子は、例えば転写時にエンハンサーとプロモーターの相互作用を誘導するなど転写制御において必須の役割を担っている。このような研究にはHi-CやChIP-seqといったゲノム解析技術が必要不可欠であり、われわれはこのようなエピゲノム解析技術のパイオニアとして研究を進めてきた。
　本事業においては、技術開発として、 Hi-C及び、ChIP-seq技術の高度化を目指す。特にHi-Cについては少数細胞化と、高解像度化、特定のタンパクが形成するゲノム高次構造を明らかにするための手法の導入と開発を目指す。これらは、HiChIPやCapture Hi-Cと呼ばれる手法である。これらのゲノム解析技法は、配列決定機関と連携し、高度化を行う。これと並行して、転写情報、エピゲノム情報、ゲノム高次構造情報を統合的に解析可能な情報学的解析プラットフォームの提供と、少数細胞Hi-C、Hi-C派生技術の情報解析基盤も構築する予定である。構築された手法、リソースによりさらなる支援を実施し、種々の細胞、組織における転写制御ネットワークの全貌を解明することで、本事業に貢献する。
　1細胞からのChIP-seq技術であるChILT-seqに関しては東工大の木村宏教授らと開発を進める。