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Mechanism of myokine release in response to plasma membrane disruption

Research Project

Project/Area Number 18K10822
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59020:Sports sciences-related
Research InstitutionInternational University of Health and Welfare

Principal Investigator

三宅 克也  国際医療福祉大学, 成田キャンパス基礎医学研究センター, 教授 (30219745)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords細胞膜損傷 / 細胞膜修復 / アクチン / 細胞外小胞 / マイオカイン / 二光子レーザー / 膜融合 / 小胞輸送 / ミカル1 / 骨格筋 / 筋肉 / 分泌
Outline of Annual Research Achievements

膜損傷修復は生理的な条件下で様々な細胞で起こっている。我々は、高感度GaAsP搭載型多光子レーザー顕微鏡によるLIVEイメージングを行い、膜修復メカニズムをリアルタイムの分子動向で明らかにしてきた。本研究では、最新型の多光子高速スキャンレーザー顕微鏡を用い、スポーツによる筋線維膜損傷修復とマイオカインの分泌過程を顕微鏡下に再現し、筋線維からのマイオカインの多様な分泌現象を、超高速・超解像レベルで明らかにすることを目的としている。現在のところ、細胞膜損傷修復後に起こるエキソサイトーシスにより供給された修復膜がどのように変化するのか詳しく追跡している。培養細胞(BS-C-1, NIH3T3, C2C12, MKN45, MKN28, BRMEなど)を用い、シリンジローディングなど様々な損傷法によって培養細胞の細胞膜を損傷し、細胞外小胞形成過程を形態学的に観察した。また、金コロイド(10nm)処理を行ったカーボン支持膜付き金グリッドに培養細胞を滴下培養し、金グリッドをディッシュから引き剥がした直後にプランジャー(Leica)によって液体エタンへ凍結固定を行ない、クライオ電子顕微鏡(CRYO-ARM TM300, JEMZ300FSC, JOEL)にてトモグラフィー画像(厚さ12nm、日本電子提供)を得て形態学的に観察を行なった。その結果、LIVEイメージングによって、二光子レーザーによる損傷直後にナノサイズの細胞外小胞の離出が数多く観察された。クライオ電子顕微鏡観察では、損傷細胞から発芽様に突出または離出したエクトゾームが観察され、その内部にリボゾームや、様々なタンパク質と思われる構造物が高解像度で観察された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

培養細胞とレーザー顕微鏡を使った実験は進んでいるが、多くの予想外の実験結果も出ている。これらを解析するため、生化学的な実験とCa2+イメージング用いた新しいアプローチを試みている。

Strategy for Future Research Activity

次に細胞膜の修復時に細胞質から分泌されるサイトカイン候補、FGFファミリー、炎症反応に関わるインターロイキンについてGFPの作製を行い、細胞膜損傷修復時におけるそれらの分泌動態を高速レーザー顕微鏡によって観察を行う。また、シリンジローディングなどの損傷方法を用い、損傷時に分泌されるサイトカインをウエスタンブロティングによって検出する。またマウスの走行実験を行い、運動による骨格筋からのサイトカイン(マイオカイン)の測定を行う予定である。

Report

(2 results)
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(23 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation Remarks

  • [Int'l Joint Research] National Institutes of Health/Marine Biological Laboratory(米国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Augusta University/National Institutes of Health/Marine Biological Laboratory(米国)

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      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Promoting plasma membrane repair via AMPK comple activation improves muscle phenotypes of dysferlinopathy.2020

    • Author(s)
      Ono Hiroya、Suzuki Naoki、Kanno Shin-ichiro、Kawahara Genri、Izumi Rumiko、Takahashi Toshiaki、Kitajima Yasuo、Osana Shion、Nakamura Naoko、Akiyama Tetsuya、Ikeda Kensuke、Shijo Tomomi、Mitsuzawa Shio、Nagatomi Ryoichi、Araki Nobukazu、Yasui Akira、Warita Hitoshi、Hayashi Yukiko K.、Miyake Katsuya、Aoki Masashi
    • Journal Title

      Molecular Therapy

      Volume: 28 Pages: 1133-1153

    • DOI

      10.1016/j.ymthe.2020.02.006

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phenotypic Drug Screening for Dysferlinopathy Using Patient‐Derived Induced Pluripotent Stem Cells2019

    • Author(s)
      Kokubu Yuko,Nagino Tomoko,Sasa Katsunori,Oikawa Tatsuo,Miyake Katsuya,Kume Akiko,Fukuda Mikiko,Fuse Hiromitsu,Tozawa Ryuichi,Sakurai Hidetoshi
    • Journal Title

      STEM CELLS Translational Medicine

      Volume: 8 Pages: 1017-1029

    • DOI

      10.1002/sctm.18-0280

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞膜損傷修復に伴う細胞外小胞形成2020

    • Author(s)
      三宅克也,藤巻立生明,渡邉 強,小西真衣,村井花奈
    • Organizer
      第125回日本解剖学会総会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 全身組織透明化と二光子レーザーを用いた骨格筋線維膜修復の観察2020

    • Author(s)
      仁平直人,三宅克也
    • Organizer
      第125回日本解剖学会総会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Airyscanによる細胞膜修復時の小胞体の小胞化と細管状修復2020

    • Author(s)
      廣瀬由衣,三宅克也
    • Organizer
      第125回日本解剖学会総会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Electron Microscopy Findings In Spinal Arachnoid Mater Calcifications.2020

    • Author(s)
      Y. Putri, K. Miyake.
    • Organizer
      第125回日本解剖学会総会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Electron Microscopy Findings In Spinal Arachnoid Mater Calcifications.2019

    • Author(s)
      Y. Putri, K. Miyake
    • Organizer
      ASCB|EMBO, P1740, Dec 6-11, D.C., USA
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多光子顕微鏡による筋ジストロフィーに関わる細胞膜タンパクの動態2019

    • Author(s)
      三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会学術大会,P-237,24,P.149
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Plasma membrane disruption using the piezo system and study for therepair functions.2019

    • Author(s)
      V. Lytnev, K. Miyake
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会学術大会,P-237,24,P.148
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Airyscanによる細胞膜修復時の小胞体の小胞化と細管状修復2019

    • Author(s)
      廣瀬由衣,三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会,P-244,24, p.150
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 全身組織透明化と二光子レーザーを用いた骨格筋線維膜修復の観察2019

    • Author(s)
      仁平直人,三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会,P-244,24, p.150
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞膜損傷による線維芽細胞成長因子の分泌機構2019

    • Author(s)
      藤巻立生明,松田知栄,三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会学術大会,P-245,24,p.150
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ダイナミンと細胞膜損傷修復2019

    • Author(s)
      袴田大輝,三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会学術大会,P-245,24,p.150
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 骨格筋線維膜修復に必要なDysferlinとT細管2019

    • Author(s)
      松田武士,三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会学術大会,P-245,24,p.150
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] マイクロプレートリーダーによる細胞膜修復アッセイ法の開発2019

    • Author(s)
      渡邉強,三宅克也
    • Organizer
      第9回国際医療福祉大学学会学術大会,P-240,24,p.150
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Plasma membrane disruption usingthe piezo system and study for therepair functions.2018

    • Author(s)
      V. Lytnev, K. Miyake.
    • Organizer
      ASCB|EMBO meeting, San Diego, USA
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多光子顕微鏡による細胞膜修復に関わるMICAL1の動態2018

    • Author(s)
      三宅克也、江上洋平、川合克久、松田知栄、荒木伸一
    • Organizer
      日本解剖学会関東支部
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 骨格筋線維に必要なMICAL1とアクチン脱重2018

    • Author(s)
      三宅克也、江上洋平、川合克久、松田知栄、嘉納萌、Lytnev Vitalii, 林由起子、荒木伸一
    • Organizer
      日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] National Institute of Health

    • URL

      https://www.nih.gov

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] Marine Biological Laboratory

    • URL

      https://www.mbl.edu

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      2019 Research-status Report
  • [Remarks] Augusta University/Medical College of Georgia

    • URL

      https://www.augusta.edu/mcg/

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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