バルクおよびシングルセル・トランスクリプトーム・シーケンスの応用

バルクRNA-seqの応用

以下はバルク RNAシーケンス (RNA-seq)の応用例です。

遺伝子発現プロファイリング

バルクRNA-seqは、異なる組織、細胞タイプ、異なる実験条件下での遺伝子発現パターンを研究するために一般的に使用されます(Sampled、2023)。

差次的遺伝子発現解析 (Differentially expressed genes、DEG)

バルクRNA-seqは、異なる条件下での遺伝子発現プロファイルを比較することにより、差次的に発現する遺伝子を同定するために使用することができます。これにより、これらの条件に関与する遺伝子の機能や潜在的な分子メカニズムに関する知見を得ることができます(Hong et al.、2020)。 

トランスクリプトームアノテーション 

バルクRNA-seqは、新規転写産物、アイソフォーム、ノンコーディングRNAを同定するだけでなく、既存のゲノムアノテーションをさらに研究するためにも使用できます。これにより、転写産物およびそれらがコードするタンパク質の機能と生物学的プロセスに関する洞察を得ることができます。

選択的スプライシング解析

バルクRNA-seqは、選択的スプライシング(alternative splicing、同一遺伝子のエクソンが異なる組み合わせで結合し、異なるが関連性のある mRNA 転写物が生じる細胞内プロセス)の解析に使用できます。これらのmRNAは翻訳され、ユニークな構造と機能を持つ異なるタンパク質を産生する。これは選択的スプライシングとその制御の機能的帰結を明らかにするのに有用です(Sampled、2023)。

融合遺伝子と遺伝子融合体の同定

バルクRNA-seqは、しばしば特定のがん種と関連する融合遺伝子や遺伝子融合体の同定に役立ちます(Sampled、 2023)。融合遺伝子は、2つの異なる独立した遺伝子を接合し、単一ユニットとして転写・翻訳することで形成されるハイブリッド遺伝子です(Gasparini、2008)。

scRNA-seqの応用

以下は シングルセルRNAシーケンス (scRNA-seq)の応用例です。

細胞の不均一性解析

scRNA-seqは組織内の細胞不均一性の研究に特に有用であり、バルクRNA-seqデータではマスクされる可能性のある異なる細胞集団や状態を明らかにします(Sampled、2023)。

細胞タイプの同定と特性解析

scRNA-seqは、個々の細胞の遺伝子発現プロファイルを比較することで、新規または希少な細胞種の同定と特性解析、および既知の細胞種のさらなる研究に使用できます(Chaudhry et al.、2019;Sampled、2023)。

発生生物学的解析 

scRNA-seqは、細胞プロセスを支配するメカニズムに関する洞察を提供するために、細胞分化および系統追跡を調べるために使用できます。

腫瘍微小環境の特性解析

scRNA-seqは、がん細胞、免疫細胞、間質細胞などの多様な細胞タイプからなる腫瘍微小環境の特性解析に有用です。これにより、これらの細胞間の相互作用、それらの状態が時間とともにどのように変化するか、がんの進行や治療に対する反応におけるそれらの役割をさらに理解することができます。

免疫細胞プロファイリング

scRNA-seqは、免疫細胞のプロファイリング、亜集団とその活性化状態の同定、自己免疫や感染症などの疾患プロセスにおける免疫細胞の役割の理解に役立ちます。

遺伝子制御ネットワーク解析

scRNA-seqは、個々の細胞における遺伝子発現パターンを比較することにより、遺伝子制御ネットワークを解析し、細胞プロセスの主要な制御因子を同定するために使用することができます(Sampled、2023)。

参考文献

Chaudhry, F., Isherwood, J., Bawa, T., et al.  (2019). Single-Cell RNA sequencing of the cardiovascular system: New looks for old diseases. Front Cardiovasc Med, 10;6: 173. doi: 10.3389/fcvm.2019.00173. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6914766/

Gasparini, P. (2008). Fusion Genes. In: Schwab, M. (eds) Encyclopedia of Cancer. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-47648-1_2285.

Hong, M., Tao, S., Zhang, L. et al. (2020). RNA sequencing: new technologies and applications in cancer research. J Hematol Oncol, 13, 166. doi: 10.1186/s13045-020-01005-x. https://jhoonline.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13045-020-01005-x#citeas

Sampled (2023). Bulk RNA sequencing vs. single cell RNA sequencing- what’s the difference between these powerful techniques?. Sampled. https://sampled.com/bulk-rna-sequencing-vs-single-cell-rna-sequencing/