chip-seqとは？初心者にもわかる基礎ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

chip-seqとは

chip-seq は Chromatin Immunoprecipitation sequencing の略称で、特定のタンパク質が DNA のどこの場所に結合しているかを地図のように示してくれる実験手法です。主に転写因子やヒストン修飾の結合部位を見つけるのに使われます。つまり遺伝子がどのようにオンオフになるかを理解するための地図作りです。

なぜ chip-seq が重要なのか

細胞の遺伝子は DNA によって情報が書かれていますが、どの部分がいつどのように使われるかはタンパク質の結合状態によって決まります。chip-seq を使うと、特定のタンパク質が結合している「場所」を一気に洗い出せます。これにより遺伝子の調節機構や病気の原因となる変化を理解する手がかりが得られます。

基本的な実験の流れ

実験の流れを大まかに言うと六つのステップに分かれます。クロスリンク、DNAの断片化、抗体を用いた免疫沈降、クロスリンクの解除とDNAの純化、シーケンス、データ解析です。これらを順番に行うことで、タンパク質が結合しているゲノム上の「ピーク」を検出します。

工程	説明
クロスリンク	タンパク質とDNAを化学的に結合させる
断片化	DNAを小さな断片に切る
免疫沈降	特定タンパク質を含む複合体だけを取り出す
DNA抽出	クロスリンクを解除しDNAを純化する
シーケンス	DNAを読み取り短い断片列を得る
解析	ピークを検出して結合部位を特定する

データ解析と注意点

得られたデータはゲノム全体に散らばった短いDNA断片の集合です。これを正確に整列させ、特定の場所で断片が多く見える部分をピークとして検出します。ピークの位置はタンパク質が結合している部位を示します。解析には対照データとして入力DNAを使うことが一般的で、背景ノイズを減らす工夫が重要です。抗体の品質が結果の信頼性を大きく左右し、データ深さ（シーケンスの量）が不足すると小さな結合部位を見逃す可能性があります。

実務での使い方と応用

chip-seq の主な用途は転写因子の結合部位の同定やヒストン修飾の状態を調べることです。これによりどの遺伝子がいつどの程度働くかを理解でき、遺伝子調節の仕組みを解明する手掛かりになります。教育現場では生物の基礎を学ぶ教材としても役立ち、医療研究では病気の発生メカニズムの解明や新しい治療標的の探索にもつながります。今後はデータ解析の自動化や大規模データの統合が進むため、学習者にとっても活用の幅が広がるでしょう。

まとめ

chip-seq はDNAとタンパク質の結合部位を地図化する強力な手法です。正しく設計された実験と適切なデータ解析があれば、遺伝子調節の仕組みを詳しく理解できる重要なツールとなります。初学者はまず流れと用語を覚え、対照データの概念とピーク検出の考え方を身につけると良いでしょう。

chip-seqの同意語

ChIP-Seq: Chromatin immunoprecipitation sequencing の略称。クロマチン上の特定のDNA結合部位を、免疫沈降と次世代シーケンスで特定するゲノム規模の実験手法。
ChIP-seq: ChIP-Seq の別表記。クロマチン免疫沈降を用いてDNA結合部位を特定する実験手法。
ChIP sequencing: ChIP-Seq の別表記。免疫沈降とシーケンスを組み合わせたゲノム全体の結合部位探索手法。
ChIP-sequencing: ChIP-Seq の別表記。クロマチン免疫沈降と次世代シーケンスを組み合わせた手法。
Chromatin immunoprecipitation sequencing: 正式名称。クロマチン内の特定DNA領域に結合するタンパク質を免疫沈降で回収し、DNAをシーケンスして結合部位を決定する手法。
Chromatin immunoprecipitation followed by sequencing: 同義の長い表現。免疫沈降を先に行い、その後DNAをシーケンスしてゲノム全体の結合部位を同定する方法。
クロマチン免疫沈降シーケンス: 日本語表記。免疫沈降を用いてクロマチンのDNA結合部位を特定するシーケンス手法。
クロマチン免疫沈降を用いたシーケンス: 同義の日本語表現。免疫沈降とシーケンスを組み合わせた研究手法。
免疫沈降シーケンス: ChIP-Seq の短縮表現として用いられることがある。免疫沈降を使ってDNAをシーケンスする方法を指すことが多い。
ChIP-Seq assay: ChIP-Seq 実験（アッセイ）を指す表現。免疫沈降とシーケンスを組み合わせたゲノム規模解析の実験。
ChIP-Seq アッセイ: 日本語表現。ChIP-Seq の実験手順を指す言い回し。

chip-seqの対義語・反対語

RNA-seq: 転写産物の発現量を測定する手法。ChIP-seqがDNAとタンパク質の結合部位を地図化するのに対し、RNA-seqはRNAレベルの発現量を全体で把握します。
ATAC-seq: クロマチンの開放状態を網羅的に検出する手法。ChIP-seqが特定タンパク質の結合部位を特定するのに対し、ATAC-seqはアクセシビリティの全体像を示します。
DNase-seq: DNase I感受性領域をマッピングする手法。開放領域を検出する点でATAC-seqと同様ですが実装が異なります。
ChIP-chip: ChIP-seqの前身で、DNA結合部位をマイクロアレイで検出する手法。全ゲノムスケールの結合地図を得る点で特徴的です。
EMSA: 電気泳動移動度シフト法。特定のDNAとタンパク質の結合を単位実験で確認する手法で、ゲノム-wideマッピングは行いません。
WGS: Whole Genome Sequencing。ゲノム全体のDNA配列を決定する手法で、特定タンパク質の結合部位を地図化するChIP-seqとは目的が異なります。
RIP-seq: RNA-binding proteinとRNAの相互作用を特定する手法。DNA–タンパク質相互作用を対象とするChIP-seqとは別の領域。
MeDIP-seq: DNAのメチル化領域を免疫沈降で抽出してシーケンスする手法。DNAの化学修飾の地図を作成するもので、タンパク質結合部位の地図化とは異なります。
Hi-C: 染色体の3D構造を解析する手法。DNAの結合部位を集中的にマッピングするChIP-seqとは異なるスコープですが、ゲノム機能解釈の別の角度を提供します。
ChIP-exo: ChIP-seqの改良版で、結合部位をより高解像度に特定する手法。対義語というより補足として挙げられます。
Input-seq: ChIP-seqの対照として使われる未濃縮DNAのシーケンス。ChIP-seqの結果を正しく解釈するための基準となる参照データです。

chip-seqの共起語

ChIP-seq: クロマチン免疫沈降とシーケンスを組み合わせた、ゲノム全体でのタンパク質-DNA結合部位を特定する実験手法。
クロマチン免疫沈降: ChIPの日本語表現。抗体で特定のタンパク質とDNAの結合を捕捉し、そのDNA断片を取り出して解析する手法。
抗体: ターゲットタンパク質に特異的に結合する抗体。ChIPで目的タンパク質を引き出す鍵となる試薬。
クロスリンク: フォーマリンなどでタンパク質とDNAを化学的に結合させ、結合を安定化させる前処理。
フォーマリン: 固定剤の一つ。タンパク質-DNAの結合を保持するために用いられることが多い。
ゲノム: 生物の全遺伝情報。ChIP-seqはこのゲノム全体を対象に結合部位を探す。
転写因子: DNA配列と特異的に結合して遺伝子発現を調整するタンパク質。ChIP-seqの主要ターゲットとなることが多い。
ヒストン修飾: ヒストンの化学修飾を認識・結合するタンパク質。ヒストン修飾マッピングにもChIP-seqが用いられる。
ピーク: タンパク質-DNA結合が集中的に検出されたゲノム領域。ChIP-seqの主要出力の一つ。
ピークコール / ピーク検出: データから有意なピークを見つけ出す解析処理。MACS2などのツールを使う。
MACS2: ChIP-seqのピークコールで最も広く使われるソフトウェアの一つ。
MACS3: MACS2の後継・改良版。ピーク検出の性能向上を図るバージョン。
Bowtie2: ゲノム参照配列へリードを高速にマッピングするアライナー。
BWA: 別のゲノムアライナー。ChIP-seqデータのアラインメントに使われる。
FASTQ: シーケンサーから得られる生データの標準フォーマット。リードと品質情報を含む。
BAM: アラインメント結果のバイナリ形式ファイル。大きくて扱いやすい。
SAM: アラインメント結果のテキスト形式ファイル。
BED: ゲノム座標を表すテキストファイル。ピークやリードの座標表現に使う。
BEDGraph: BEDの拡張形式。連続的な信号を表現するのに使われる。
bigWig: 大規模データの連続信号を圧縮して格納するフォーマット。可視化に適している。
IGV: Integrative Genomics Viewer。ゲノムデータのローカル可視化ツール。
UCSC Genome Browser: オンラインのゲノムブラウザ。ピークやリード分布を視覚的に確認できる。
入力DNA: 背景ノイズを評価する対照サンプル。正規化の基準となる。
IgGコントロール: 非特異的結合を評価する対照。特定結合の背景を除去するのに役立つ。
正規化: サンプル間のリード深さ差を補正する処理。深さ正規化やCPM/RPKM風の考え方が含まれる。
リード長: シーケンスリードの長さ。解析設計やマッピング精度に影響する。
シーケンシング深さ: 得られた総リード数。深さが高いほど検出性能が向上する。
再現性: 同一条件で再現性があるかを評価する指標。生物学的リプリケートで検証することが多い。
IDR: Irreproducible Discovery Rate。異なるリプリケート間で再現性の高いピークを評価する指標。
生物学的リプリケート: 生物学的に独立したサンプルで再現性を確認するための複数サンプル。
HOMER: ピーク注釈やモチーフ探索を行う代表的なツールセット。
ChIPseeker: Rパッケージでピーク注釈・機能解析を行うツール。
ChIPpeakAnno: Rパッケージの一つ。ピーク注釈の補助機能を提供。
Motif discovery: ピーク領域内で頻出するDNAモチーフを探索する解析。
モチーフ探索: DNAモチーフを見つけ出す作業。転写因子結合サイトの候補推定につながる。
転写因子結合サイト: ピーク内に存在する可能性の高い転写因子の結合部位。
GO解析: ピークに関連する遺伝子の機能を全体像として解釈する機能解析。
KEGG解析: 経路レベルで遺伝子集合を解釈する機能解析。
ChIPmentation: ChIPとライブラリ調製を同時進行させる効率化手法。
CUT&RUN: ChIPの代替手法。低入力量・低背景でタンパク質-DNA相互作用を検出。
CUT&Tag: CUT&RUNの改良版・簡便な手法。低入力で高感度を実現。
スパイクインコントロール: 外部由来のDNAを追加して正規化の基準とする対照。
Trimming: 低品質リードやアダプターを除去する前処理。
Trim Galore: アダプター除去と品質トリミングを統合して行うツール。
FastQC: シーケンスデータの品質を評価する品質チェックツール。
品質管理: データ全体の品質を適切に評価・管理する工程。
Peak enrichment: ピーク領域の信号が背景よりどれだけ高いかを示す指標。
DNA結合部位: タンパク質が実際に結合しているDNAの具体的場所。
タンパク質-DNA相互作用: タンパク質とDNAが結合する生物学的現象そのもの。
リプリケート: 同じ条件で複数回実験を行い再現性を検証すること。

chip-seqの関連用語

ChIP-seq: 特定のタンパク質がDNAに結合しているゲノム領域を免疫沈降と高スループットシーケンスで地図化する手法。
ChIP: クロマチンから特定のタンパク質を抗体で捕捉する免疫沈降の基本手法。ChIP-seqの前段階として用いられることが多い。
ChIP-qPCR: ChIPの後、特定領域の結合を定量する定量PCRによる検証手法。ターゲット領域の結合を個別に確認するのに用いられる。
ChIP-exo: ChIP後、エキソヌクレアーゼ処理で結合部位を高解像度に特定する手法。狭い結合部位の検出に適している。
CUT&RUN: 抗体を用いて標的タンパク質を認識させ、細胞内での切断活性を利用してDNAを回収する低サンプル量向けの手法。
CUT&Tag: 抗体で標的を認識させ、Tn5トランスポゾームを利用してDNAを直接タグ付けしてシーケンスする高感度法。
Cross-linking: タンパク質とDNAを安定化させるための固定処理。ChIPの前処理でよく用いられる。
Formaldehyde fixation: フォルムアルデヒド固定は最も一般的なクロスリンク手法。タンパク質-DNA複合体を保持する目的で用いられる。
Fragmentation: DNAを小さな断片に砕く工程。ChIP前処理の重要なステップ。
Sonication: 超音波でDNAを断片化する代表的な方法。平均断片長は処理条件により異なる。
MNase digestion: MNase酵素でDNAを断片化する方法。特定の実験系で用いられることがある。
Immunoprecipitation: 抗体を介して標的タンパク質と結合したDNA複合体を選択的に取り出す操作。
Antibody: 特定のタンパク質やヒストン修飾を認識する抗体。ChIPの核心材料であり、抗体の特異性が結果に大きく影響する。
Input DNA: 背景信号を評価するための全ゲノムDNA。ピークのコントロールとして用いられる。
IgG control: 非特異的結合の対照として用いる抗体コントロール。
Spike-in normalization: 外部由来のDNAやタンパク質を加えてサンプル間の定量を補正する正規化法。
Peak calling: リード密度が統計的に高いゲノム領域（ peaks ）を検出する解析。MACS2などのツールを用いる。
MACS2: ChIP-seqピークコーリングで最も広く使われるソフトウェア。入力コントロールと比較して有意な結合部位を検出。
Narrow peaks: 転写因子の結合部位など、鋭く狭いピークとして現れる領域。
Broad peaks: ヒストン修飾など、広く連続するピークとして現れる領域。
FRiP: Fraction of Reads in Peaks の略。ピーク領域内へマッピングされたリードの割合でデータ品質を評価。
NRF: Non-Redundant Fraction の略。重複リードを除いた後の有用なリードの割合を示す指標。
PBC: PCR bottleneck coefficient の略。ライブラリの多様性を表す指標の一つ。
RSC: Read Shift / Strand Cross-correlation の略。データ品質の指標として用いられる
Replicates: 生物学的リプリケート（複数の独立したサンプル）を取得して再現性を確認する設計。
BAM: アライン済みDNAリードを格納する標準フォーマット。
narrowPeak: ピークコールの結果を表すBED形式のファイルの一種。狭ピーク情報を格納。
broadPeak: 広いピーク情報を格納するBED形式のファイル。
bigWig: ゲノム上の連続的な信号強度を格納する圧縮フォーマット。視覚化に便利。
ChIPseeker: ピークを遺伝子近傍や機能要素に結びつけるためのRパッケージ。
ChIPpeakAnno: ピークの注釈と遺伝子近傍割り当てを支援するツール。
HOMER: モチーフ探索とピーク注釈ができる統合ソフトウェア。転写因子結合サイトの特定にも使われる。
Motif analysis: peak領域内のDNAモチーフを探索して結合因子の特徴を推定する分析。
MEME: モチーフ発見の代表的なアルゴリズム・ツールセット。公平なモチーフ検出機能を提供。
Motif enrichment: peak内に特定モチーフが統計的に富むかを評価する分析。
Transcription factor binding site (TFBS): 転写因子がDNAに結合する具体的な短い配列の部位。
Enhancers: 遺伝子の発現を遠くから促進するゲノム要素。ChIP-seqでエンハンサー領域の結合が検出されることがある。
Promoters: 遺伝子の転写開始点近傍の領域。ChIP-seqでよく検出される結合部位。
TSS: Transcription Start Site の略。転写開始部位。
ChIP-seqとRNA-seq統合: 転写因子結合やヒストン修飾の地図と発現データを統合して機能的意味を解釈する。
ChIP-seq vs ATAC-seq: ChIP-seqは特定のタンパク質-DNA結合を地図化、ATAC-seqは開いたクロマチン領域を地図化する点が主な違い。
scChIP-seq: 単一細胞レベルのChIP-seq。サンプルが極端に少ない状況でも結合情報を得る試み。
ChIPmentation: ChIPとライブラリ調製を統合して実験を簡便化・高速化した手法。
ChIP-exo / Exo-seq: ChIP-exo系は結合部位の解像度を高めるためにエキソヌクレアーゼ処理を導入した手法。
ENCODE: 米国の大規模エピゲノムデータベース。ChIP-seqデータの公開・再利用を促進。
Roadmap Epigenomics: 大規模なエピゲノムデータ公開プロジェクト。様々な組織・状態のChIP-seqデータが利用可能。
GEO / SRA: データ公開リポジトリ。研究データの保存・共有先として利用される。
IDR: Irreproducible Discovery Rate の略。リプリケート間の再現性を評価する統計指標。
Biological replicates: 生物学的リプリケート。実験の再現性と普遍性を確保する設計要素。
Technical replicates: 技術的リプリケート。測定誤差の評価・低減に用いられる。
Quality control (QC): データ全体の品質を評価する一連のチェック。前処理・分析の各段階で活用。
Spike-in controls: 外部標準を用いて定量・正規化を補助するコントロール。
Limitations: 抗体特異性、クロスリンクのバイアス、解像度制約、背景ノイズなど、解釈時の注意点.