京都大学iPS細胞研究所 未来生命科学開拓部門 渡辺研究室

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Research

研究内容

  • シングルセルテクノロジーに立脚した細胞運命の解明
  • オンディッシュがんモデルの作製と解析
  • 新規ゲノム・エピゲノム解析技術の開発
  • 小児に発症する白血病の発がんメカニズムの解明

渡辺研究室が所有する主な研究設備

  • MANTIS 微量分注機(Formulatrix社)
  • C1 Cell Auto-prep (Fluidigm社)
  • ドロプレット作製システム(Dolomite社)
  • 384-well PCR

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シングルセルテクノロジーに立脚した細胞運命の解明

我々の体は1個の受精卵から発生し、数百種類の細胞へと分化する。例えば、ボディプランに代表されるようにこの分化は非常に厳密に制御されている。まるで人が社会を構成しているように、細胞ひとつひとつが意志をもって分化しているようにも感じられる。このような細胞の自律的な振る舞いを明らかにすることは個体の理解に必須である。従来より線虫などのモデル生物において個々の細胞の機能解析が行われてきたが、数百種類の細胞と推定される細胞から構成されているヒトにおいて、個々の細胞の挙動を観察するのは極めて困難であった。いわゆる次世代シークエンサーを始めとする分析機器の劇的な進歩に伴い、多量の細胞を必要としてきた遺伝子やタンパク質の発現プロファイルがシングルセルレベルで解析できる時代がやってきた。このことは、単に細胞一つ当たりの挙動が見えてきただけではなく、生物学研究の方法論を変えつつある。独自のシングルセル解析技術とバイオインフォマティクスの融合によって、個々の細胞の分化ダイナミクスを明らかにする。

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オンディッシュがんモデルの作製と解析

シングルセル遺伝子解析によって、正常細胞とがん細胞の分化の分岐点を同定し、がん化の瞬間を捕らえる。

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新規ゲノム・エピゲノム解析技術の開発

編集中

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小児に発症する白血病の発がんメカニズムの解明

エピゲノム制御機構の破綻に起因するダウン症児に発症する白血病の発がんメカニズムの解明を行います。

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ゲノム・エピゲノムテクノロジー

ゲノム >ヒトの個人間には身長・体重や髪の毛の色の違い、あるいは病気のかかりやすさなどに違いがあり、その一部はゲノム中の塩基配列の違いからくるものと考えられています。また実験で用いる細胞株にも、塩基配列に違いがあることがわかっています。約30億塩基対あるヒトゲノム中の塩基配列を調べることによって、塩基配列の違いがどのような特徴を生み出す原因となるか調べています。

Whole Genome Sequencing (WGS) > 編集中
Whole Exome Sequencing (WES) > 編集中
エピゲノム >ヒトは数百〜数千種類、約37兆個の細胞から成り立っています。DNAメチル化やヒストン修飾といったエピジェネティックな修飾が、標的となる遺伝子発現を介して細胞の分化状態を規定しています。
【DNAメチル化解析】
当研究グループでは、網羅性の高いWGBSとスループット及び精度の高いマイクロアレイで細胞運命を規定しているDNAメチル化領域を同定しています。

Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS) > 約3G(3,000,000,000)塩基のヒトゲノム上のシトシンのDNAメチル化を網羅的に解析します。
DNA Methylation Microarray > 遺伝子発現に影響を及ぼす可能性がある約850K(850,000)塩基のシトシンのDNAメチル化をマイクロアレイによって解析します。

【トランスクリプトーム解析】
当研究グループでは、1細胞からといった微量のRNAから精度の高いシーケンスを行い、細胞運命を規定している転写産物を同定しています。

RNA Sequencing (RNA-seq) > RNAを逆転写によってcDNAに変換し、シークエンシングする方法です。polyA配列をもったmRNAのみをシークエンシングする方法のほか、rRNAを除去した後のRNAを網羅的にシークエンシングし、polyA配列をもたないnon-coding RNAも解析できる方法も行います。

【クロマチン解析】
当研究グループでは、微量の細胞における精度の高いクロマチン解析を行い、細胞運命を規定している転写因子を同定しています。

ATAC Sequencing (ATAC-seq) > クロマチンの開いた領域のみをシークエンシングし、転写が活性化しているゲノム領域を同定します。
ChIP Sequencing (ChIP-seq) > 転写因子のDNA結合領域を同定します。
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シングルセル解析技術

マイクロフルイディクスシステム

C1 Cell Auto-prep
Fluidigm社

マイクロフルイディクス技術によって、一細胞レベルでの遺伝子発現解析(single cell RNA-seq)、オープンクロマチン解析(single cell ATAC-seq)やゲノム解析(single cell whole genome sequencing)を行う機器である。単一細胞のキャプチャや反応処理、回収を自動化するシステムです。
細胞の単離、逆転写、プレアンプから、その活性の検出および解析までをひとつの技術だけで行うことができ、複数のプラットフォームを使用することで生じるようなテクニカルエラーによる誤差を抑えることができます。

 

 

微量分注機

MANTIS
Formulatrix社

微量分注技術によって、遺伝子発現解析をはじめ、種々のエピゲノム・ゲノム解析を一細胞レベルで行う機器である。

 

 

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MANTIS 微量分注機(Formulatrix社)

 

 

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