ラマンスペクトルとマルチオミクスを用いた細胞表現型の多様性の同定と理解

使用拉曼光谱和多组学识别和理解细胞表型多样性

• 批准号: 22KJ0931
• 负责人: 香取 真知子
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0931/
• 关键词: ラマンスペクトル; マルチオミクス; 多様性

細胞の遺伝子発現は確率的に変動しており細胞の表現型は多様である。同種の集団の中においてもストレス反応や成長速度の異なる亜集団が存在することが知られている。このような多様性は同一遺伝子集団においても見られることから、histone modificationやchromatin organizationといったepigenomeのばらつきや、それらと相互的な関係にあるtranscriptomeのばらつきに起因することが示唆されてきている。表現型の多様性が抗がん剤治療の妨げだけではなく、細胞のがん化の過程とも密接に関連していると考えられており、背後にある生成機構の解明が求められている。近年の計測技術の発展に伴い、細胞の多様性を多側面から記述できるようになってきているが、オミクス計測技術は侵襲的であり、同一細胞からの複数のオミクス情報の取得や、経時的な取得は未だ困難である。そこで本研究では、包括的な分子構造を反映する非侵襲なラマンスペクトルに着目するし、ラマンスペクトルを介したマルチオミクス情報の統合技術の開発に取り組む。近年、ラマンスペクトルにより細胞の表現型分類やtranscriptome推定が可能なことが示唆されているが、マルチオミクスと繋げていくことにより、従来とは異なる解像度での多様性空間の構築を目指す。具体的には、包括的な分子構造を反映するラマンスペクトルから複数のオミクス情報に共通な内在空間を直接抽出することで、定量的かつ多角的な細胞表現型の比較を可能とする新たな多様性の定義空間を作成する。さらに、構築された空間から得られるデータ解析・数理解析に基づく知見を生物学的知見と組み合わせることで多様性の生成機構の解明を目指す。

细胞基因表达随机波动，细胞表型多样。众所周知，即使在同一物种的种群内，也存在具有不同应激反应和生长速率的亚种群。由于即使在同一遗传群体中也观察到这种多样性，因此有人认为这是由表观基因组的变异引起的，例如组蛋白修饰和染色质组织，以及转录组的变异，而转录组的变异与这些变异相互关联。表型多样性不仅阻碍抗癌药物治疗，还被认为与细胞癌变过程密切相关，需要阐明其潜在的产生机制。近年来，随着测量技术的发展，从多个方面描述细胞多样性已成为可能，但组学测量技术具有侵入性，需要从同一细胞获取多个组学信息或获取此类信息仍然很困难。因此，本研究将重点关注反映全面分子结构的非侵入性拉曼光谱，并致力于开发通过拉曼光谱整合多组学信息的技术。近年来，有人建议拉曼光谱可用于对细胞表型进行分类和估计转录组，但通过将其与多组学联系起来，我们的目标是构建一个分辨率不同于传统空间的多样性空间。具体来说，通过直接从反映全面分子结构的拉曼光谱中提取多个组学信息所共有的内在空间，我们将能够产生新的多样性，从而能够对细胞表型进行定量和多方面的比较，从而创建性别定义空间。此外，我们的目标是通过将从构建的空间获得的基于数据分析和数学分析的知识与生物学知识相结合，阐明产生多样性的机制。

项目成果

ラマンスペクトルを用いた高次元統計学に基づく細胞表現型の同定技術の開発

基于拉曼光谱高维统计的细胞表型识别技术开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 香取真知子; 梅谷 実樹; 亀井 健一郎; 若本 祐一; 小林 徹也
• 通讯作者: 小林 徹也

Uncovering the Influence of Epigenetics on Local Mutation Rates through a Comprehensive Analysis of Epigenomic and Genomic Data

通过表观基因组和基因组数据的综合分析揭示表观遗传学对局部突变率的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Machiko Katori; Tetsuya Yamada; Tetsuya J. Kobayashi; Shoi Shi
• 通讯作者: Shoi Shi

Sleep-wakefulness determination device and program

睡眠-觉醒测定装置及程序

• 发表时间: 2022