膜表面型プロテオグリカンの遊離を介した新規骨格筋再生機構の解明

• Project/Area Number: 16J08006
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Veterinary medical science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 竹内 志帆 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 骨格筋 / 間葉系前駆細胞 / プロテオグリカン / 筋再生 / 脂肪分化 / 線維化 / 筋線維型 / 線維芽細胞分化 / 可塑性

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、筋再生時に骨格筋間葉系前駆細胞（MPC）に由来する遊離型コンドロイチン硫酸プロテオグリカン4（CSPG4）が担う機能の解明を目的とするものである。本研究でMPCモデルと位置付けているラット2G11細胞は、bFGF依存性に脂肪分化能を獲得し、TGFβ誘導性に線維芽細胞へ分化する。本年度は、①MPCの分化に伴うCSPG4の産生変化と②骨格筋の線維化・脂肪蓄積を示すジストロフィン欠損ラット（DMDラット）でのCSPG4欠損の影響を調べた。
①2G11細胞にbFGFを添加したところ、CSPG4分子全長相当の約310 kDaの分子の発現量増加とともに、約120 kDaの短いCSPG4分子が検出された。これらの変化はTGFβ添加時にはみられなかった。筋再生過程では間質内のbFGF量の一過的な増加がみられることから、短いCSPG4分子はこの過程でMPCにおけるbFGF依存性の脂肪分化能獲得を仲介している可能性が考えられた。
②CRISPR/Cas法を用いて作出したCSPG4欠損ラットとDMDラットの交配によって得られたCSPG4欠損DMDラットから、速筋である前脛骨筋および遅筋であるヒラメ筋を採材した。脂肪蓄積量については、前脛骨筋、ヒラメ筋共にCSPG4欠損による影響はみられなかった。線維化についてはヒラメ筋でのみ亢進がみられた。この結果から、生体内においてCSPG4は線維化に対し抑制的に機能し、この機能は骨格筋の種類により異なる制御を受ける可能性が考えられた。
遅筋と速筋では再生能に違いがあるとされている。bFGFを含む成長因子やCSPG4の切断に関わるプロテアーゼの発現や産生が遅筋と速筋では異なることから、それが発現するCSPG4の量や分子種の違いを生み、遅筋と速筋での再生能の差異を生み出している可能性が考えられた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 筋ジストロフィーモデルラットの作製と間葉系前駆細胞クローンの樹立 (2018)
  • Author(s): 竹内志帆、杉原英俊、寺本奈保美、山内啓太郎
  • Journal Title: LABIO 21 Volume: 71 Pages: 7-11
• [Journal Article] Roles of chondroitin sulfate proteoglycan 4 in fibrogenic/adipogenic differentiation in skeletal muscle tissues. (2016)
  • Author(s): Takeuchi S, Nakano S, Nakamura K, Ozoe A, Chien P, Yoshihara H, Hakuno F, Matsuwaki T, Saeki Y, Takahashi S, Yamanouchi K, Nishihara M
  • Journal Title: Experimental Cell Research Volume: 347 Issue: 2 Pages: 367-377
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2016.08.023
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Fibroblastic differentiation of mesenchymal progenitor cells may be reversible (2018)
  • Author(s): Shiho Takeuchi, Keitaro Yamanouchi, Takashi Matsuwaki, Masugi Nishihara
  • Organizer: FASEB science research conference “Skeletal Muscle Satellite Cells and Regeneration”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨格筋間葉系前駆細胞に由来する線維芽細胞の脱分化は細胞密度に依存する (2018)
  • Author(s): 竹内志帆、山内啓太郎、松脇貴志、西原真杉
  • Organizer: 第17回再生医療学会総会
• [Presentation] 骨格筋間葉系前駆細胞に由来する線維芽細胞の脱分化について (2017)
  • Author(s): 竹内志帆、山内啓太郎、松脇貴志、西原真杉
  • Organizer: 第123回日本畜産学会
• [Presentation] 骨格筋間葉系前駆細胞の分化制御に関わる細胞表面分子の探索とその機能解析 (2016)
  • Author(s): 竹内志帆、中野真一、中村克行、尾添淳文、Peggie Chien、吉原英人、伯野史彦、松脇貴志、佐伯泰、高橋伸一郎、山内啓太郎、西原真杉
  • Organizer: 第2回日本筋学会学術集会
  • Place of Presentation: 国立研究開発法人 国立精神・神経医療研究センター（東京都小平市）
  • Year and Date: 2016-08-05
• [Presentation] Identification of chondroitin sulfate proteoglycan 4 as a marker for mesenchymal progenitor cells and its possible involvement in adipogenic/fibrogenic differentiation. (2016)
  • Author(s): Takeuchi S, Nakano S, Nakamura K, Ozoe A, Chien P, Yoshihara H, Hakuno F, Matsuwaki T, Saeki Y, Takahashi S, Yamanouchi K, Nishihara M
  • Organizer: FASEB summer research conference "Skeletal Muscle Satellite Cells and Regeneration"
  • Place of Presentation: Keystone, Co (USA)
  • Year and Date: 2016-07-26
  • Int'l Joint Research