技術紹介
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空間トランスクリプトーム解析

京都大学医学部 免疫細胞生物学
 吉富 啓之

空間トランスクリプトームとは?

リウマチ研究の一つのゴールは、関節滑膜や線維化肺など患者さんで生じている疾患部位で生じている免疫反応や炎症機構を明らかにすることで、新たな検査法や治療法につなげることです。空間トランスクリプトームはまさに、その様な疾患組織から空間情報とRNA発現情報を伴ったシングルセルデータを大量に取得することができる解析技術です。凍結保存検体だけでなく通常の診療でよく用いられるホルマリン固定パラフィン包埋組織(FFPE)からも問題なく解析が可能で、まさに「疾患の現場」から詳細なデータを取り出すことができます。検出されたRNA分子をそれぞれの細胞区画に振り分けることでシングルセルデータの取得が可能となります(図1)。

(図1)

single cell RNA-seqと空間トランスクリプトームの違い

臨床検体から大量のデータを取得できる方法としてsingle cell RNA-seq(scRNA-seq)がありますが、空間トランスクリプトーム解析とそれぞれに長短があり、これらの手法を組み合わせることでこれまで知られていなかった知見を解明することが可能になります。
関節リウマチ滑膜ヘルパーT細胞のscRNA-seq解析から、末梢組織においてB細胞ヘルプをする末梢性ヘルパーT(Tph)細胞には、幹細胞性に関連する遺伝子を発現する幹細胞様Tph細胞と活性化に関連する遺伝子を発現するエフェクターTph細胞が存在することがわかりますが、滑膜組織における役割や滑膜に存在する三次リンパ様構造(TLS)との関係は明らかでありませんでした(Masuo Y, Sci Immunol. 2025)。ここに空間トランスクリプトームを組み合わせることで、様々な細胞分画の組織での分布が明らかになります(図2)。これにより、幹細胞様Tph細胞はTLS内に存在するのに対して、エフェクターTph細胞はTLS外に存在する事が明らかになりました。さらに空間トランスクリプトームからは膨大な細胞の位置情報が得られます。この空間情報を用いてより近接している細胞を定量的に同定することが可能となります。これにより、幹細胞様Tph細胞はB細胞と近接するのに対して、エフェクターTph細胞は活性化マクロファージやCD8陽性T細胞と近接することが明らかになりました(図3)。さらにこのデータに基づいてT/B細胞の共培養を行ったところ幹細胞様Tph細胞の方がB細胞分化に強く関わることが明らかになりました(Masuo Y, Sci Immunol. 2025)。この様にscRNA-seqと空間トランスクリプトームを組み合わせることで、炎症組織での免疫細胞の生態を明らかにすることが可能となってきました。

(図2)
(図3)

まとめ

scRNA-seq解析でもリガンド・受容体発現から細胞間相互作用を推測する細胞相互作用解析(Interactome)が可能ですが、空間解析による網羅的な細胞間近接解析や組織学的ランドマークとの関連解析により病態により近い細胞相互間作用を明らかにすることができます。疾患の実態を知る臨床研究者が臨床検体を用いて解析・研究を行うことで、患者さんで実際に生じているこれまで知られていない病態が明らかにされることが期待されます。

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