Understanding of molecular mechanisms underlying human genetic disease using goldfish mutants

利用金鱼突变体了解人类遗传疾病的分子机制

• 批准号: 22H02825
• 负责人: 大森 義裕
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02825/
• 关键词: 脊椎動物モデル; ゲノムワイド関連解析; シングルセルRNA-seq解析; キンギョ; 疾患モデル動物; 網膜変性症

本年度は、研究実施計画の中でも特に②キンギョ変異体の眼球組織を用いてシングルセル遺伝子発現解析（scRNAseq）やシングルセルエピジェネティック解析（scATACseq）などのシングルセルレベルのゲノム機能解析を行うことで網膜関連疾患の発症機構の解明に対して重点的な研究を実施した。キンギョの網膜に対しプロテアーゼ処理を行いインタクトな状態でシングルセルとして分散するための条件を特定し、シングルセルRNA-seq 解析やシングルセルATAC-Seq解析を行った。この解析には10x Genomics Chromium の1 細胞解析の系を用いた。さらに、オープンクロマチン領域の解析が可能なシングルセルATAC-SEQ解析を行った。近年に全ゲノム重複した脊椎動物では世界で初めてシングルセルレベルで重複遺伝子の発現進化の解析に成功した。キンギョの網膜において、全ゲノム重複後の1400万年という比較的短い時間に306ペアの遺伝子対が新たな発現パターンを獲得したことが明らかになった。さらに、シングルセルレベルで全ゲノム重複後に重複した遺伝子対の非対称サブゲノム進化が進行していることが証明された。これらの発見は、現在も謎の多い全ゲノム重複という現象の全体像の解明に向けた重要な一歩となる。また、キンギョをモデルとしたヒトの網膜関連疾患の研究に繋がると期待される。これらの研究内容は、査読付き英文科学雑誌へ投稿し掲載された。学会での発表、プレスリリース、週刊誌や新聞などへの掲載を通じて広く情報発信を行った。また、その他にもキンギョ品種の雑種交配とGWAS解析に関する研究をすすめ、一般にむけた著書（単著）を出版し情報発信を行った。

今年，在研究实施计划中，我们通过进行单细胞水平基因组功能分析（例如单细胞基因表达分析（SCRNASEQ）和单细胞表观遗传分析（SCATACSEQ），使用金鱼突变的眼组织来阐明视网膜相关疾病的机制。对MARLIN的分散视网膜的分散条件进行了治疗，以确定在完整状态下分散为单个细胞的条件，并进行了单细胞RNA-seq分析和单细胞ATAC-SEQ分析。使用10倍基因组铬单细胞分析系统进行了该分析。此外，进行了单细胞ATAC-seq分析，从而可以分析开放的染色质区域。近年来，世界上第一个具有整个基因组重叠的脊椎动物已成功地分析了单细胞水平重叠基因的表达演化。据透露，在整个基因组重叠后的1400万年中，306对基因对在金鱼的视网膜中获得了一种新的表达模式。此外，证明重叠基因对的不对称亚基因组进化在单细胞水平的整个基因组重复后会进展。这些发现为阐明整个基因组重复现象的整体情况提供了重要的一步，这仍然是神秘的。预计还会导致对以金鱼建模的人类视网膜相关疾病进行研究。这些研究内容发表在经过同行评审的英语文学杂志上。他通过在每周杂志和报纸上的学术会议，新闻稿和出版物上的演讲中广泛传播。他还促进了对金鱼品种的混合交叉和GWAS分析的研究，并出版了针对公众和发布信息的书籍（单一作者）。

项目成果

Single-cell RNA sequencing of the goldfish reveals duplicated gene divergence after whole-genome duplication

金鱼的单细胞 RNA 测序揭示了全基因组复制后的重复基因分歧

• 发表时间: 2022
• 作者: Tetsuo Kon;Fukuta Kentaro;Masakazu Ishikawa;Hikari Tanaka;Hideki Noguchi;Atsushi Toyoda;Yoshihiro Omori
• 通讯作者: Yoshihiro Omori

ウィーン大学(オーストリア)

维也纳大学（奥地利）

チョウテンガンをモデルとした斜視に関連する遺伝子変異の解析

使用斜视模型分析与斜视相关的基因突变

• 发表时间: 2022
• 作者: 北井稔大;野田夏希;市川椋太;鈴木航太;永野惇;福多賢太郎;豊田敦;野口英樹;今鉄男;大森義裕
• 通讯作者: 大森義裕

キンギョ網膜のシングルセル遺伝子発現解析による全ゲノム重複後のサブゲノム初期進化過程の理解

通过金鱼视网膜的单细胞基因表达分析了解全基因组复制后的早期亚基因组进化过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 大森義裕;今鉄男;福多賢太郎;野口英樹;豊田敦
• 通讯作者: 豊田敦

キンギョにおけるショートボディ表現型と骨格異常発現の分子機構の理解

了解金鱼短体表型和骨骼异常的分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 西野鞠;川上優斗;市川椋太;鈴木航太;永野惇;福多賢太郎;豊田敦;野口英樹;今鉄男;大森義裕
• 通讯作者: 大森義裕