Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

マイクロ流体デバイス / エピゲノム / クロマチン / 染色体 / 1細胞解析 / エピジェネティクス

溶液の塩濃度を生理的塩濃度よりも少し高くすると、静電相互作用が弱められた結果、染色体を構成しているタンパクの一部が解離をはじめ、染色体が穏やかに解きほぐれてくることが知られている。本研究課題においては、この染色体が穏やかに解きほぐれた際に観察される、クロマチンファイバーに沿った凝縮/脱凝縮部分の分布及びその動態とヒストンタンパクの化学修飾の分布との相関を1細胞・1分子レベルで解析する手法を新奇マイクロ流体デバイス開発を通じて実現する事を目指している。
本年度は、昨年度に引き続き、解きほぐした染色体に張力が均一な直線状の形態を取らせるための、微小構造を持つマイクロ流体デバイスの開発・改良に取り組んだ。クロマチンファイバー（解きほぐした染色体）の両端を抗体修飾マイクロビーズを介して微小構造へ固定した後、溶液条件の変更などによりクロマチンファイバーが更に解きほぐされ、撓んだ形態となったときに、改めてクロマチンファイバーを直線状形態にすることができるよう、マイクロ流路中に微小構造を複数個配置し、それらの微小構造への固定を可逆的にできるようにした。ここで、クロマチンファイバー及びクロマチンファイバーを捕捉しているマイクロビーズが微小構造へ吸着してしまうという問題が生じたため、マイクロ流路内を中性高分子でコーティングする方法を開発した。これにより、クロマチンファイバー及びクロマチンファイバーを捕捉しているマイクロビーズが微小構造へ吸着する現象を抑えることができた。
また、染色体をマイクロ流路内で操作するために用いている光ピンセットシステムを改良し、クロマチンファイバーにかかっている力を計測できるようにした。これにより、クロマチンファイバーの伸びと張力との関係を調べることを達成した。

マイクロ流体デバイス / 1細胞解析 / エピジェネティクス / 1細胞 / マイクロ・ナノデバイス / バイオテクノロジー

本研究では、顕微鏡下・マイクロ流体デバイス内で、狙った1個のほ乳類由来の細胞から染色体を単離し、穏やかに解きほぐして流れ場の中で展開させる技術を開発した。この技術をマウス由来の未分化細胞（ES細胞）および分化細胞（繊維芽細胞）に適用し、未分化細胞由来の染色体の方が、より解き解れやすいことを見出した。また、細胞から取り出した染色体の番号を織別する事を目的とし、蛍光ラベルdCas9タンパクをプローブとした、マイクロ流体デバイス内における染色体上の特定塩基配列可視化に取り組み、選択した標的配列によっては可視化することを達成した。

本研究では、個々の細胞から染色体および断片化していないクロマチンファイバーを取り出し、これを試料として1分子レベル生化学実験を行うという手法の開発に取り組み実現した。今後、本手法を更に発展させ、マイクロ流体デバイス内で溶液環境を変化させながらクロマチン折り畳みの動態を調べる事で、エピジェネティクスについての理解が深まり、新たな知見に基づいた再生医療やがん治療法が生まれることが期待される。

ゲノム / DNA / マイクロ流体デバイス / バイオテクノロジー / マイクロ・ナノデバイス / シングルセル / エピジェネティクス

本研究において、我々は個々の細胞から染色体/クロマチンを単離し、エピゲノム解析するための新たな手法を開発した。即ち、顕微鏡下で細胞から染色体/クロマチンを断片化させずに単離し、溶液条件を制御することで染色体/クロマチンを解きほぐしてクロマチンファイバーとし、これを展開して直線状の形態を取らせる事のできるマイクロ流体デバイスを開発した。このマイクロデバイス内では、取り出した染色体/クロマチンに対する免疫蛍光染色が可能となっている。ここで開発した手法は、個々の細胞中のゲノムに対する後天的修飾について直接調べるという1細胞エピゲノム解析への応用が期待される。

【研究連携者】
鷲津正夫	東京大学	大学院工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
オケヨケネディ	東京大学	大学院工学系研究科	助教	(Kakenデータベース)