JCA 2025 (第84回日本癌学会学術総会)

遺伝子発現は、転写および転写後のプロセスによって調節されており、ヒトの発生や疾患において重要な役割を果たす。しかし、構造的に多様なRNAの全長配列および細胞種特異的に起こるRNA修飾の同定には、いまだ課題が残っている。我々は数百の様々なヒトの細胞や組織から高品質なRNAを取得し、cDNAおよびdirect RNAナノポアシーケンシングを実施した。従来のcDNAシーケンシングでは、しばしばRNAの全長を正確に反映できないこともあった。そこで我々は、改良版のcDNA調製法を開発し、全長cDNAシーケンシングにおいて平均3,000塩基のリード長を達成した。本手法を用いて数百のヒトRNAサンプルを解析した結果、既知の遺伝子座から多数の未注釈のアイソフォームや、細胞種特異的に発現する数千の未注釈のヒト遺伝子座を同定し、現存の遺伝子アノテーションを大幅に拡張した。これらの新規遺伝子の多くは、霊長類・ヒトに特有のものであった。さらに、direct RNAナノポアシーケンシングを用いて、さまざまなヒト細胞におけるRNA塩基修飾を包括的に解析した。RNA修飾を直接かつ高解像度で検出し、これまで知られていなかった修飾部位も明らかになった。本研究により得られたヒト細胞種ごとのトランスクリプトームおよびエピトランスクリプトームのアトラスは、ヒトの生物学、進化、疾患理解に新たな知見をもたらすことが期待される。

Gene expression is regulated by transcriptional and post-transcriptional processes, playing key roles in human development and disease. However, challenges remain in identifying full-length sequences of structurally diverse RNAs and their modifications, which occur in a cell-type-specific manner. To address this, we prepared hundreds of high-quality RNA samples across human cells and tissues, and performed cDNA and direct RNA nanopore sequencing. Conventional cDNA sequencing often fails to accurately reflect full-length RNAs, making it difficult to determine complete sequences from transcription start to termination sites. Here, we developed an improved cDNA preparation method, achieving an average read length of 3,000 bases in full-length cDNA sequencing. Applying this method to hundreds of human RNA samples, we identified tens of thousands of unannotated isoforms from known loci and thousands of cell-type-specific unannotated loci from intergenic regions, significantly expanding existing gene annotations. Many of these newly identified elements were specific to primates or humans. Furthermore, we used direct RNA nanopore sequencing to comprehensively analyze RNA base modifications in various human cell types. This technique enabled the direct, high-resolution detection of RNA modifications, revealing previously unknown modifications. The resulting transcriptome and epitranscriptome atlas across human cell types provides novel insights into human biology, evolution, and disease.