老齢動物における筋再生能低下機構の解明

• Project/Area Number: 19K11385
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 船越 智子 (石井智子) 順天堂大学, 医学部, 特任助教 (90318460)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 筋サテライト細胞 / 組織幹細胞 / シングルセルトランスクリプトーム / 骨格筋 / 加齢 / 老化

Outline of Research at the Start

筋再生の中心的役割を担う骨格筋の組織幹細胞である筋サテライト細胞は、成体での骨格筋量や機能維持に重要であると考えられている。本研究では、筋サテライト細胞を中心として、骨格筋を構成する細胞集団全体の個々の細胞における遺伝子発現状態を比較することで、筋組織の細胞全体の加齢変化を転写レベルで明らかにすることを目的とする。得られた情報を基盤として加齢で影響を受けやすい遺伝子群を特定し、その遺伝子発現を制御することで、筋分化能や筋再生能へどのような影響があるかを培養細胞系やモデル動物を利用して検討し、加齢性筋肉減弱症（サルコペニア）の発症メカニズムに関わる遺伝子群や細胞集団を特定することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

これまで、ラットの骨格筋から単離した初代培養細胞を用いた分化実験により、動物の月齢の違いや性別によって骨格筋や脂肪への分化効率が異なることを確認していた。そこで、シングルセルトランスクリプトーム解析により適した実験動物としてマウスへ対象を変更することとし、まず、マウス骨格筋から単核細胞の単離を試みた。また、組織幹細胞を多く含むことが知られている脂肪組織から得られるSVF(stromal vascular fraction, 間質血管細胞群)、肝実質細胞などについても、同個体から採取してシングルセル解析を行った。
マウスでは筋サテライト細胞の表面抗原を指標にした単離法が確立されている。単離した骨格筋を酵素処理で分散させた後、血球系、間質系の細胞群を除き、筋サテライト細胞のマーカーを利用して単離する方法が一般的であるが、本課題の目的から、血球系細胞を除いた細胞を解析対象とした。これらの細胞は分化培地での培養3-5日後には細胞融合して筋管細胞へと形態変化することが確認できた。
マウス個体より単離したSVFや肝実質細胞についてはシングルセルトランスクリプトーム解析を行い、SVFに含まれる細胞の多くは血球系や血管等を構成する内皮系細胞であったが、未分化性の高い細胞の集団が存在しすること、加齢によって分化維持に関わる遺伝子発現レベルが変化することが分かった。また、肝実質細胞の解析の結果からは、分散した個々の細胞のzonationマーカー遺伝子の発現パターンにより、肝臓組織の位置が予想できること、さらに加齢で変化する遺伝子を同定することが出来た。
以上のように、骨格筋構成細胞の単離と、得られた細胞の培養と分化性質の確認、トランスクリプトーム解析について複数細胞種を用いて確認することができたが、第一の目的である、骨格筋より単離した細胞群のトランスクリプトーム解析まで実施するまでに至らなった。

Research Products

• [Presentation] Investigation for Senescence Maker Protein 30-related genes in mouse hepatocytes by comprehensive single cell transcriptome analysis (2019)
  • Author(s): T. Funakoshi, Y. Doshida, T. Yatsu, H. Sano, S. Iwabuchi, S. Hashimoto, J. Lee, A. Ishigami.
  • Organizer: The 11th International Association of Gerontology and Geriatrics Asia/Oceania Regional Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨格筋再生におけるビタミンCの役割 (2019)
  • Author(s): 谷津智史, 船越智子, 滝野有花, 町田修一, 石神昭人.
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] ビタミンC の欠乏は骨格筋の萎縮と運動機能の低下を引き起こす (2019)
  • Author(s): 谷津智史, 船越智子, 滝沢晶子, Jaewon Lee, 永田喜三郎, 相垣敏郎, 町田修一, 石神昭人.
  • Organizer: 第42回日本基礎老化学会大会
• [Presentation] 肝実質細胞における老化関連遺伝子の探索 (2019)
  • Author(s): 土志田裕太, 船越智子, 岩淵禎弘, 橋本真一, Jaewon Lee, 相垣敏郎, 石神昭人
  • Organizer: 第42回日本基礎老化学会大会
• [Presentation] 包括的シングルセル遺伝子発現解析を用いたマウス脂肪組織由来幹細胞の分類 (2019)
  • Author(s): 佐野遥香, 船越智子, 土志田裕太, 岩淵禎弘, 橋本真一, Jaewon Lee, 吉田雅幸, 石神昭人
  • Organizer: 第42回日本基礎老化学会大会