がんが宿主の臓器に及ぼす悪影響を捉えた ーがんをもつ個体における「肝機能の空間的制御」の破綻 ー（生体情報解析分野：河岡准教授）
【発表のポイント】
⚫ がんをもつマウスともたないマウスの肝臓の遺伝子発現を1細胞トランスクリプトーム解析(注 1)と空間トランスクリプトーム解析(注 2)によって調べました
⚫ がんが遠隔にある肝臓の空間的な遺伝子発現パターン(注 3)を撹乱することを明らかにしました
⚫ がんによって宿主個体の肝臓に生じる異常の全貌を理解するための重要な基盤となることが期待されます
【概要】
がんは宿主個体の肝臓にさまざまな悪影響を及ぼします。しかし、その全貌は未だ明らかではありません。特に、肝臓の空間的遺伝子発現パターン―肝臓には、栄養や酸素の勾配に応じて空間的に遺伝子発現を変化させるしくみが存在します―にどのような影響が生じるかは不明でした。京都大学医生物学研究所 Alexis Vandenbon 准教授、東京大学大学院新領域創成科学研究科 鈴木穣教授、東北大学加齢医学研究所 河岡慎平准教授 (兼務:京都大学医生物学研究所) の研究チームは、京都大学医学部附属病院、岐阜大学大学院医学系研究科、熊本大学大学院生命科学研究部と共同で、1細胞トランスクリプトームと空間トランスクリプトームという二つの手法を組み合わせることで、がんが宿主個体の肝臓の空間的遺伝子発現パターンを撹乱することを発見しました。がんによる肝臓への悪影響の新たな側面を明らかにする研究であり、悪影響を適切に制御するための重要な基盤となることが期待されます。
本研究成果は 2023 年 1 月 24 日に英国の学術誌である Communications Biology 電子版に掲載されました。
図：本研究のイメージ図。肝臓における遺伝子発現パターンは空間的に制御されています。肝機能の空間的制御は肝臓が適切に働くために重要です。今回の研究では、遠隔にあるがんが肝臓の空間的遺伝子発現パターンを撹乱することを発見しました (イラスト協力: 河岡侑理)。
【用語説明】
(注 1) 1細胞トランスクリプトーム
一つ一つの細胞に含まれるメッセンジャーRNA (transcript: トランスクリプト)の種類や量を測定・分析することを 1 細胞トランスクリプトームと言います。本来臓器は多様な細胞の集まりです。臓器に含まれる細胞の状態を 1 細胞レベルで調べる方法の一つです。
(注 2) 空間トランスクリプトーム
対象臓器の空間情報を保持したままメッセンジャーRNA (transcript: トランスク
リプト) の種類や量を測定・分析する手法のことを空間トランスクリプトームと言います。興味のある遺伝子発現が対象とする臓器のどの領域で起こっているかを明らかにできる優れた手法です。本研究で用いた空間トランスクリプトーム法には 1 細胞の解像度はありませんが、1 細胞トランスクリプトームと組み合わせることで、より高解像度の解析を実施することができます。
(注 3) 肝臓における空間的な遺伝子発現パターン
肝臓の主要な機能を担う肝細胞の機能はその空間的な配置に影響されることが知られています。門脈付近に位置する肝細胞は栄養や酸素に富んだ血液にアクセスできるため、いわゆるエネルギー代謝に関わる経路が活性化されています。 エネルギー代謝によって栄養や酸素が枯渇した血液はやがて中心静脈から肝臓外へと出ていきます。中心静脈付近の肝細胞では、解毒系の代謝経路が活性化されています。肝臓において、その遺伝子発現や機能が空間的に制御されていることを、専門用語で zonation (ゾネーション) と言います。
【お問い合わせ先】
＜本研究に関すること＞
東北大学加齢医学研究所 生体情報解析分野 准教授 河岡 慎平
TEL：022-717-8568
E-mail：shinpei.kawaoka.c1*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）
＜報道に関すること＞
東北大学法人東北大学加齢医学研究所 広報情報室
TEL：022-717-8443
E-mail : ida-pr-office*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）