MiRaGEサーバを用いた老化関連miRNAの標的遺伝子の発現制御予測

中央大学理工学研究所／理工学部

研究員／教授 田口 善弘

miRNAとは？

タンパクをコードしないnon-coding RNAの一種

種ごとに数千miRNAが発見されている

seed maｔｃｈで対象遺伝子のmRNAを分解・翻訳阻害して遺伝子の発現を微調整する

過半数のmRNAがmiRNAの発現制御下にある。

miRNAが関係する事例

・細胞分化・ガン化・疾患（慢性病）⇒　細胞の状態が変化するような場合に影響がある。

個々の事例に実際に関与しているmiRNAの特定が困難

DRY：seed matchで標的遺伝子を推定　⇒　数百以上。数が多すぎて絞りきれず。

WET:発現が大きく変化しているmiRNAを特定　⇒　これも数十以上。数が多すぎる。

提案手法

miRNA mRNA

発現変化

Computer予測

逆推定

実装１

予測サーバ http://www.granular.com/MiRaGE/

成果公表実績・田口善弘　実験医学２０１２年５月号「クローズアップ実験法」・M. Yoshizawa, Y-h. Taguchi and J. Yasuda, Inference of Gene Regulation via miRNAs During ES Cell Differentiation Using MiRaGE Method, Int. J. Mol. Sci. 2011, 12(12), pp. 9265-9276

実装２

Bioconductor.org （投稿中）

統計言語Rによる世界最大の発現解析ツールの公共リポジトリ　　　　　　　　　　≧５００アプリ “The method will be a useful addition to the existing gene expression analysis tools.” previewer's comment

実績・miRNAトランスフェクション実験（Lung cancer cell line, in vitro)Y-h Taguchi, Jun Yasuda, 2010, Inference of Gene Expression Regulation via microRNA Transfection, ICIC2010, Proceedings, Springer, LNCS 6215, pp.672-9.

Y-h Taguchi, Jun Yasuda, 2012, MiRaGE: Inference of Gene Expression Regulation via MicroRNA Transfection II, ICIC2011, Proceedings, Springer, LNBI 6840,pp.129-35.

・ES Cellの神経細胞への分化・髄芽腫形成

老化関連miRNAへの応用Nature Japan » naturejapanjobs » 特集記事 » 大腸がんの細胞増殖を抑制するmiRNAを発見特集記事：大腸がんの細胞増殖を抑制するmiRNAを発見

miR-34aを導入した大腸がん細胞では、細胞の増殖が止まって肥大し、老化様に変化する。

2007年11月22日

他にも重要なmiRNAはあるはず

対象：細胞老化

分裂

分裂

停分止裂

先行研究： Faraonio et al 2011細胞老化と共に発現が上昇するmiRNA　miR-486-5p, miR-210,miR-30e-5p,　miR-376a*,miR-126*,mR-494,miR-654,　miR-542-5p,miR-23b,miR-134,　miR-369-3p,miR-656,miR-485-5p　⇒tumor suppressor(腫瘍抑制因子)

細胞老化と共に発現が下降するmiRNA　miR-20a,miR-155,miR-17-5p,　miR-199b-5p,miR-15b,miR-92　miR-296-5p,miR-19b,miR-93,miR-106b　⇒oncogene(がん遺伝子）

細胞老化で発現が低下するmiRNAを人工的に発現抑止するこ とで細胞老化が発生する (Wang et al 2011)

　⇒　細胞老化で発現するmiRNAだけでなく、発現低下する　　　miRNAも「積極的に」細胞老化を促進している

　Dhahbi et al 2011, 細胞老化で発現減少／上昇するmiRNAを　次世代シーケンシングという最新技術で測定

　⇒　有意に上昇　：　１４１ miRNA ! 有意に下降　：　１３１ miRNA !

　本当にこんなに多数のmiRNAが細胞老化に貢献しているのか？　（多分、NO。次世代シーケンスの精度が良すぎるので　上がり下がりの検出力が上がっていままで見逃されていたものが 見えるようになってしまった）　

提案手法を応用して標的を有意に抑制しているmiRNAという条件を付加して絞り込んだ

　⇒　下降：　 ９ miRNA 　　　上昇：　３３ miRNA

　⇒　大幅な候補の削減に成功した。

結果の確からしさの根拠

・既報で上がり下がりが報告されているものが多く上がっている　⇒　やはり、次世代シーケンシングは精度上がりすぎ？

・２つの異なったCell line (IMR90,MRC5)で有意(P < 10 -10)に共通のmiRNAが選択された。

・標的mRNAの発現変化とmiRNAの発現変化が有意に(P < 10 -

２)逆相関　⇒　発現抑制している証拠

当該成果の公表実績

Y-h TaguchiInference of target gene regulation via miRNAs during cell senescence by MiRaGE Server, (2012) IPSJ SIG Technical Report,2012-BIO-28:3,PP.1-6

Y-h. TaguchiInference of target gene regulation via miRNAs during cell senescence by using the MiRaGE server, (2012) Communications in Computer and Information Science (*), in press and was subselected into BMC Bioinformatics.

(*) Proceedings of ICIC2012(論文採択率３１％）

結論

miRNAは様々な疾患の原因因子、バイオマーカー、治療薬として注目を集めているが、種類数が多く、また標的遺伝子の数も多く、伝統的な発現変化だけからスクリーニングをするのには困難があった。提案手法では、発現変化だけでは絞り込めないmiRNAを大きく絞り込むことに成功した。

wetでの追試を含む共同研究先を募集。