ゲノムの“暗黒領域”をマッピングして環境応答の理解を深化(Mapping ‘Dark’ Regions of the Genome Illuminates How Cells Respond to Their Environment)

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2025-09-25 デューク大学

デューク大学の研究チームは、ゲノムの「ダーク領域」が細胞の機械的環境への応答を制御していることを発見した。研究者らは異なる硬さを持つハイドロゲル上で細胞を培養し、RNA発現やクロマチン構造を解析。わずか20時間で数千の遺伝子発現と約5万か所のゲノム領域構造が変化することを確認した。CRISPRを用いてこれらダーク領域を順次不活性化したところ、一部がエンハンサーとして機能し、細胞の成長や移動を強く調節することが判明。従来ゲノムの98%を占める非コード領域の機能は不明とされてきたが、本研究はそれが組織の硬さや外力に応じて細胞アイデンティティや病態を左右する仕組みを明らかにした。成果は線維症、がん、脳卒中、加齢性疾患など治療標的探索に直結する可能性がある。

ゲノムの“暗黒領域”をマッピングして環境応答の理解を深化(Mapping ‘Dark’ Regions of the Genome Illuminates How Cells Respond to Their Environment)

<関連情報>

機械感受性ゲノムエンハンサーはマトリックスの硬さに対する細胞応答を増強するMechanosensitive genomic enhancers potentiate the cellular response to matrix stiffness

Brian D. Cosgrove, Lexi R. Bounds, Carson Key Taylor, Alan L. Su, […] , and Charles A. Gersbach
Science  Published:25 Sep 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/science.adl1988

Abstract

Epigenetic control of gene expression and cellular phenotype is influenced by changes in the local microenvironment, yet how mechanical cues precisely influence epigenetic state to regulate transcription remains largely unmapped. Here, we combine genome-wide epigenome profiling, epigenome editing, and phenotypic and single-cell RNA-seq CRISPR screening to identify a class of genomic enhancers that responds to the mechanical microenvironment. These “mechanoenhancers” can be preferentially activated on either soft or stiff extracellular matrix contexts and regulate transcription to influence critical cell functions including apoptosis, adhesion, proliferation, and migration. Epigenetic editing of mechanoenhancers reprograms the cellular response to the mechanical microenvironment and modulates the activation of disease-related genes in lung fibroblasts from healthy and fibrotic donors. Epigenetic editing of mechanoenhancers holds potential for precise targeting of mechanically-driven diseases.

細胞遺伝子工学
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