石灰化病変における発生学的細胞起源と分化制御機構の解明

阐明钙化病变中的胚胎细胞起源和分化控制机制

• 批准号: 22K20917
• 负责人: 岩瀬 晃康
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20917/
• 关键词: 石灰化; 心臓発生; RNA-seq; ATAC-seq; 神経堤細胞; 石灰化病変; オミクス; 循環器

本研究では、平滑筋細胞や間質細胞といった細胞種を起点とした従来の石灰化病態形成の概念を拡張させ、神経堤細胞やその他の心臓前駆細胞や心外膜由来細胞を含めた発生学的起源や領域の多様性に基づく病態形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度は、石灰化病変形成までの時空間的な組織学的解析を行なった。その結果、石灰化病変が大動脈外膜から生じ始め、徐々にその領域が拡大すること、それに伴い、血管平滑筋マーカーが本来と異なった配向性を示すことが明らかとなった。加えて、これまでの胎生期の心臓を用いたシングルセルRNA-seq解析データから同定した大動脈平滑筋と冠動脈平滑筋を分けるマーカー分子が成体でも同様に発現パターンの違いが認められた。特に、冠動脈平滑筋での石灰化ではあるパターンを持つことが分かり、現在その系譜を解析中である。また、in silico解析ではATAC-seqデータを基に任意の転写因子と標的遺伝子の間のエンハンサー様候補を同定するCARTAアルゴリズムを作成し、現在パッケージ化を準備している。このCARTAを用いることで、軟骨形成に重要な役割を果たすSox9のエンハンサー様領域を同定した。そして、このエンハンサー様領域に対し、神経堤細胞株であるO9-1細胞を用いたLuciferase Assayによりエンハンサー活性を認めた。現在、同領域の欠損により標的遺伝子発現への変化を解析中である。以上のように、動物モデルを用いた石灰化病変での組織学的変化の連続性と石灰化形成での起点となるエピゲノム解析系および検証実験系を組み合わせながら研究を進めてられている。

在本研究中，我们扩展了基于平滑肌细胞和基质细胞等细胞类型的钙化发病机制的传统概念，并将胚胎发生的概念扩展至包括神经嵴细胞、其他心脏祖细胞和心外膜衍生细胞。本研究的目的是根据起源和区域多样性阐明发病机制。今年，我们进行了时空组织学分析，直至钙化病变的形成。结果显示，钙化灶从主动脉外膜开始发展，面积逐渐扩大，血管平滑肌标志物表现出与最初预期不同的方向。此外，利用胚胎心脏的单细胞RNA-seq分析数据发现，区分主动脉平滑肌和冠状动脉平滑肌的标记分子在成人中具有相似的表达模式。特别是，冠状动脉平滑肌的钙化被发现具有一定的模式，我们目前正在分析其谱系。此外，为了进行计算机分析，我们创建了一种 CARTA 算法，可以根据 ATAC-seq 数据识别任意转录因子和目标基因之间的类增强子候选者，目前正准备对其进行打包。通过使用该 CARTA，我们鉴定了 Sox9 的一个类似增强子的区域，该区域在软骨形成中发挥重要作用。使用 O9-1 细胞（一种神经嵴细胞系）通过荧光素酶测定在该增强子样区域中观察到增强子活性。我们目前正在分析由于删除该区域而导致的靶基因表达的变化。如上所述，通过将使用动物模型的钙化病变组织学变化的连续性、作为钙化形成起点的表观基因组分析系统和验证实验系统相结合，研究正在取得进展。

项目成果

マルチモーダル情報による心臓内神経堤細胞の分化運命決定メカニズムの解析

利用多模态信息分析心内神经嵴细胞分化命运决定机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩瀬晃康;内島泰信;瀬谷大貴;来田真友子;東山大毅,松居一悠,田口明糸;山本尚吾,福田史朗;野村征太郎;興梠貴英;宿南知佐;関真秀;鈴木穣;和田洋一郎;油谷浩幸;栗原由紀子,宮川-富田幸子;栗原裕基
• 通讯作者: 栗原裕基

Single-cell multi-omics analysis of fate determination during cardiac development

心脏发育过程中命运决定的单细胞多组学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Akiyasu Iwase;Yasunobu Uchijima;Daiki Seya ;Mayuko Kida;Hiroki Higashiyama;Kazuhiro Matsui;Akashi Taguchi;Shogo Yamamoto;Shiro Fukuda;Seitaro Nomura;Takahide Kohro;Chisa Shukunami;Masahide Seki;Yutaka Suzuki;Youichiro Wada;Hiroyuki Aburatan
• 通讯作者: Hiroyuki Aburatan

シングルセルマルチオミクス及び空間トランスクリプトームによる心臓内多細胞連環解析

使用单细胞多组学和空间转录组进行心内多细胞链分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩瀬晃康;内島泰信;瀬谷大貴;来田真友子;東山大毅,松居一悠,田口明糸;山本尚吾,福田史朗;野村征太郎;興梠貴英;宿南知佐;関真秀;鈴木穣;和田洋一郎;油谷浩幸;栗原由紀子,宮川-富田幸子;栗原裕基
• 通讯作者: 栗原裕基

Diverse contribution of amniogenic somatopleural cells to cardiovascular development: With special reference to thyroid vasculature

羊膜胸膜细胞对心血管发育的多种贡献：特别涉及甲状腺脉管系统

• DOI: 10.1002/dvdy.532
• 发表时间: 2022
• 期刊: Developmental Dynamics
• 影响因子: 2.5
• 作者: Haneda Yuka;Miyagawa‐Tomita Sachiko;Uchijima Yasunobu;Iwase Akiyasu;Asai Rieko;Kohro Takahide;Wada Youichiro;Kurihara Hiroki
• 通讯作者: Kurihara Hiroki

シングルセルマルチオミクスと空間トランスクリプトームデータから紐解く心臓 神経堤細胞の分化多様性制御機構

单细胞多组学和空间转录组数据揭示心脏神经嵴细胞分化和多样性的调节机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩瀬晃康;内島泰信;瀬谷大貴;来田真友子;東山大毅,松居一悠,田口明糸;山本尚吾,福田史朗;野村征太郎;興梠貴英;宿南知佐;関真秀;鈴木穣;和田洋一郎;油谷浩幸;栗原由紀子,宮川-富田幸子;栗原裕基
• 通讯作者: 栗原裕基