Cell Innovation

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News Letter
革新的細胞解析研究プログラム（セルイノベーション）
ニュースレター

March2014vol.

セルイノベーションの終了にあたって文部科学省が平成 21 年度から開られよう。また、解析パイプライン始したセルイノベーションでは、次の充実やバイオインフォマティクスの世代シーケンサーを用いた従来にな向上を図ったデータ解析拠点の貢献

い大規模シーケンシングとバイオイがあった。そして、先導研究でのインフォマティクスの深化・活用によメージング手法の革新的導入、RIP-るゲノム情報解析を通して、細胞機

seq 、ChIP-seq 解析技術やバイサル能解明を基盤とする生命科学研究をファイト法の向上など、解析試料の多面的に推進することをめざした。

超微量化もまた、プログラム進展のそのために、理化学研究所にシーケ重要な要因の 1 つとして挙げられる。

ンス拠点を、また国立遺伝学研究所

これまで生化学的手法で解析してにデータ解析拠点を設け、がんや発いた生命現象を、セルイノベーショ

生学分野等の生命科学研究を最先端ンで見られるように解像度を上げて備された研究支援拠点、すなわち、で推進する先導研究グループがこれ解析しようとすると、どうしても試シーケンス拠点とデータ解析拠点ら拠点と連携する体制をつくって本料間の揺らぎが強調されてくる。しは、国際的にも高いレベルのゲノムプログラムを展開した。

かし、精確に解像度の高い多量の情情報解析能力を誇る研究施設としてプログラム発足時にはこの 3 者の報を解析することで、揺らぎを乗り発展することが期待される。

連携が果たしてスムースに進むもの

越えて生命現象を理解できるのでは両拠点の活動では、高度のゲノムかどうか、プログラムの順調な推進ないだろうか。そのなかで、精度を情報解析のためのノウハウや情報がに責任を負う者として少なからず不上げる研究として一細胞研究や一分蓄積した。また、両拠点と連携して安であった。しかしながら、プログ子研究が発展しつつある。セルイノ展開されてきた先導研究の成果には

ラム参加者の高い目的意識に支えらベーションの後半ではこの方向性が生命理解のための貴重な遺伝子や遺れ、研究開始後 1 年もすると、拠点見えてきた。

伝子発現情報、そして臨床に貢献す

セルイノベーション
プログラムオフィサー
沖縄科学技術大学院大学 教授

山本 雅 Tadashi
Yamamoto間の情報共有、また先導研究グルー

セルイノベーションは 2014 年 3

る疾患治療薬の開発などがある。こプと拠点間の協同・技術連携はきわ月で終了するが、ここで展開されてれらが今後広く公開されていくであめて円滑に進み始めた。

きた研究は、今後のわが国の生命科ろうことを記して、プログラム参加

この背景には、このプログラムの学研究に強いインパクトを与え、揺者の今後のさらなる発展を期待す

進行中だけでも100 倍程度に加速しらぎを乗り越える一細胞・一分子研る。また、このプログラム推進をたシーケンス技術を円滑に取り込ん究の推進に資するものとなろう。ま様々な視点からサポートされてきたできたシーケンス拠点の努力が挙げた、研究機器や研究のノウハウが整各位に感謝したい。

Contents

p. 1
p. 2

セルイノベーションの終了にあたって ： 山本 雅

先導研究課題 A・B 分担研究紹介 ： 大杉美穂・三好浩之

p. 3

先導研究課題 A 分担研究紹介 ： 細谷孝充・大野欽司

p. 4

トピックス

先導研究課題 A 「 初期発生における雌雄染色体コリオグラフィーについての革新的研究 」
分担研究紹介ライブイメージングと細胞生物学的手法による雌雄染色体コリオグラフィーの研究
卵と精子のクロマチンは、受精直後に再構築され、大きく構造が変わります。
精子の場合、受精によってプロタミンによる DNA の強固な凝縮がとけ、DNAはヒストンなどのタンパク質と結合します。さらに、核膜が形成されて雄性前核となり、これが膨大化します。おもにツメガエルで研究されてきたこの過程の機構を哺乳類で研究するため、私たちはマウス由来の無細胞系の開発に取り組んできました。
無細胞系は、卵細胞からクロマチンを除いた卵抽出液と精子核を組み合わせたものです。しかし、マウスの未受精卵から得た卵抽出液に精子核を加えるという、ツメガエルの系の模倣では、精子クロマチンの再構築が進みませんでした。

東京大学
大学院総合文化研究科

大杉美穂
Miho Ohsugi

検討の末、卵抽出液
無細胞系による雄性前核形成を得る前の卵細胞の電気刺激による賦活
卵抽出液化とその後の時間制処理御が重要であることがわかりました。
また、卵抽出液は遠心分離によって得マウスの精子誘導された雄性前核ますが、その際、抽出液が透明画分と不透明画分に分かれまりました。
す。それぞれの画分が精子クロマチン再構築にどう影響するかを調べた上、精子この方法で作製した無細胞系を用い核をまず透明画分で処理してから、透明て、精子クロマチンの再構築過程を蛍光画分と不透明画分で処理するという方法
顕微鏡でライブイメージング観察するとを開発しました。これにより、前核の形ともに、この過程で働く酵素を解析し、成と膨大化を効率よく起こせるようにな機構の解明を進めています。

先導研究課題 B 「 細胞個別的シーケンス解析のための光学的サンプリング技術の開発 」
分担研究紹介細胞周期可視化プローブを用いた細胞個性の解析
本課題では、リアルタイムに個々の細胞の細胞周期進行を可視化する蛍光プローブ Fucci（Fluorescent Ubiquitinationbased Cell Cycle Indicator）を開発し、改良・改善を進めてきました。我々は、Fucciを用いた細胞周期の視点から、造血幹細胞、多能性幹細胞、老化細胞の特徴を解析しています。
（S/
造血幹細胞の解析には、Fucciの緑G2/M 期）または赤（ G0 /G 1 期）の蛍光タンパク質を発現するトランスジェニックマウス
Fucci を利用した老化細胞とを作製し、交配して用い増殖細胞の各細胞周期における遺伝子発現差異解析ました。造血幹細胞はほ増殖細胞
Fucci
とんどが G0 /G 1 期にあ老化細胞りますが、その中でも、赤の蛍光タンパク質を強く発現している細胞のほうが、造血幹細胞としての能力が高いことがわかりました。

2 Cell Innovation News Letter vol.7 March 2014

理化学研究所
バイオリソースセンター三好浩之
Hiroyuki
Miyoshi

ヒトとマウスの多能性幹細胞（ ES/iPS細胞）に Fucci を導入し、細胞周期を調べたところ、多能性幹細胞の G 1 期は、がん細胞株よりも非常に短いことがわかりました。また、ヒトよりもマウスの多能性幹細胞のほうが G 1 期が短いという結果は、マウスのほうが分化能が高いことを反映している可能性があります。
Fucciを使用して、老化したヒト線維芽細胞（分裂能を失い G0 期にある）と、老化前の増殖期の細胞を各細胞周期（初期 G 1 、G 1 、S 、G2 期）で分画し、網羅的に遺伝子発現を調べました。その結果、老化細胞の遺伝子発現パターンは、老化前のどの細胞周期画分とも大きく異なることがわかりました。

先導研究課題 A 「網羅的スプライシング暗号解析に基づくRNA 病の解明と治療技術の探索」分担研究紹介
東京医科歯科大学
生体材料工学研究所

スプライシング操作化合物の開発
デュシェンヌ型筋ジストロフィーはジストロフィン遺伝子の異常スプライシングによって起こることが知られています。ほかにも遺伝子の異常スプライシン
グに起因する疾患が多く知られており、異常スプライシングを是正する化合物は治療薬となる可能性があります。私たちは、代表研究者である萩原正敏・京都大TG003 の構造OS

H₃CON

細谷孝充
Takamitsu
HosoyaとTMD-446 との結合様式を予測し、構造展開を進めたところ、新たに合成した12 種類の化合物の中から阻害活性が高く安定な TMD-538 を取得できました。
一方、DYRK1A に対する阻害活性をもつ植物アルカロイドである Harmineという化合物と TMD-446 の構造をもとに、さらに 5 種類の化合物を設計・合成し、 TMD-552 を得ました。これはHarmine よりも DYRK1A に対する特異性が高いものでした。
今後は、TMD-446 と TMD-552 の体内での代謝安定性を高めることをめざして研究を進めたいと思います。また、今回の設計指針が他のリン酸化酵素阻害剤にも応用できるか、検討していきたいと考えています。

学教授のグループと共同でスプライシング操作化合物 TG003 を見いだし、その構造最適化を図ってきました。
TG003 は、スプライシングに関係するリン酸化酵素 DYRK1A の阻害剤として働きます。そこで、TG003 と DYRK
1A の構造をもとに、より特異性が高く、かつ毒性が低いと期待される化合物を取得すべく分子設計を行い、約50 種類の化合物を合成しました。
これらのうち、新規化合物
TMD-446 がDYRK1Aを阻害し、しかも、特異性が高いことがわかりました。伊藤暢聡・東京医科歯科大学教授との共同研究により、 DYRK1A

エクソン特異的アレイ・CLIPによるスプライシング制御配列の網羅的解析

大野欽司
Kinji Ohno

本来より短い転写産物（ short isoformtranscript）の発現に関与していることが明らかになってきため、CLIP 解析とCLIP-seq により FUS と Pol II の集積状グ解析と、 Pol II の CLIP-seq を行いました。これらにより、FUS が部位特異的に Pol II の転写を抑制し、細胞特異的に様々なスプライシングを制御することを見いだしました。
さらに、この研究の過程で、 FUS が況を調べ、図のようなモデルを提案しました。

FUS による早期転写終結制御モデル
PolⅡ

P

短い転写産物が増加する

S

P P

SF

CP

FU

FU

S

P P

長い転写産物はできにくい

転写の終結

失速

GU

P P
P

GU

スプライシングの制御は、未成熟 mRNA中の制御配列に、制御因子である RNA結合タンパク質が結合することにより行われます。私たちは、目的のタンパク質が、生体内で RNAのどの部位に結合しているかを網羅的に解析できる CLIPseq 法と、エクソンアレイを用いて、疾患に関連する種々の RNA結合タンパク質の生理的機能を解析しています。
その１つとして、FUSという RNA 結合タンパク質があります。FUSは、腫瘍にかかわることや筋萎縮性硬化症（ALS）が知られていますが、その機能については断片的な情報しかありませんでした。
CLIP-seq 法により、 FUS の RNA 結合部位を網羅的に解析する一方、FUSの遺伝子をノックダウンした細胞で、エクソンアレイによる網羅的スプライシン

名古屋大学
大学院医学系研究科

A
ポリナル
シグAAAAAA

ポリアデニル化

FUS は Pol Ⅱ による転写を抑制するだけでなく、CPSF のポリ A シグナルへの結合を促し、ポリアデニル化を進行させる。これにより、短い転写産物の発現量が増加する。

vol.7 March 2014

Cell Innovation News Letter 3

TOPICS
3

HGM2013 で情報収集
セルイノベーション事務局では、Human Genome Meeting2013・国際遺伝学合同会議に参加し、情報収集を行いました。
今回のテーマは、「グローバルな健康維持の遺伝学とゲノミクス」で、講演を通して、次世代シーケンサー（NGS）がマイクロアレイに代わって普及し、個別化医療や発がん機構の解明などに使われ始めたことが、印象づけられました。
会期：2013 年 4 月 13 日（土）～ 18日（木）
会場：サンズエキスポ・コンベンションセンター（シンガポール）

March 2014

平成25年度成果発表会を開催

平成25年度成果発表会が開かれ、プログラムメンバー 58名が参加しました。榊佳之プログラムディレクター、板倉康洋・文部科学省ライフサイエンス課長の挨拶に引き続いて、代表研究者（11名）による口頭発表と分担研究者を含めた全課題（20演題）のポスター発表が行われました。今年度はプ
ログラムの最終年度で、セルイノベーションがめざしている拠点の基盤整備や、先導研究が実施している次世代シーケンス解析技術の超微量化と生命プロセスや病因メカニズムの理解に向けた最新の研究成果などが総まとめとして発表され、非常に内容の濃い発表会となりました。

第36回
日本分子生物学会
年会に出展
特別企画「ナショナルバイオリソースプロジェクト（NBRP）」実物つきパネル展示「バイオリソース勢ぞろい」に、今年も文部科学省ライフサイエンス関連プロジェクトとして、本プログラムが出展しました。ホームページのデモを行うとともに、パンフレット、ニュースレター、公開セミナー要旨集等の配布やポスター展示を通して、セルイノベーションを紹介しました。

日時 ：（木）2013 年 10月31日
10：00 -18：05
会場：
東京大学医科学研究所

会期：2013 年 12 月 3 日
（火）
～ 5日
（木）
会場：神戸国際展示場

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平成25 年度セルイノベーション
公開シンポジムを開催「次世代シーケンス解析技術の超微量化と創薬・医療分野への応用に向けて」と題して本年度の公開シンポジウムを開催しました。冒頭挨拶で、文部科学省の堀内義規ライフサイエンス課長は、「本プログラムについては、日本版N I Hの中でさらに発展をさせる方向を検討している」と述べました。
榊佳之プログラムディレクターによる概要説明の後、次世代シーケンサーやデータ解析パイプラインなどの基盤を開発・整備してきたシーケンス拠点とデータ解析拠点、革新的な先端計測技術の高度化や発生・分化、病因メカニズムの理解をめざしてきた先導研究の全研究課題について、講演とポスター発表が行われました。山本雅プログラムオフィサーは閉会挨拶で、「2つの拠点と先導研究とが互いに協力し合うことで、プログラムは成功裏に終了した。特に、先導研究で開発された極微量サンプルで解析可能な次世代シーケンス高度化技術を、シーケンス拠点が取り入れることで、わが国の拠点として非常によく機能している。今後さらに発展していくと感じている」と述べ、シンポジウムを締めくくりました。
日時：2014 年 1 月 28 日
（火） 10：00 -18：00
会場：コクヨホール（東京都港区）

Cell Innovation

News Letter

セルイノベーション
ニュースレター

vol.7
March 2014

発 行 日2014 年 3 月 18 日

編集発行 セルイノベーション事務局〒108-8639 東京都港区白金台 4-6-1 東京大学医科学研究所
TEL / FAX ： 03（ 6409 ）2386
セルイノベーション ホームページ http://www.cell-innovation.org