| Project/Area Number |
21K11386
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Osaka University (2023)
Tohoku University (2021-2022) |
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Principal Investigator |
久保 純 大阪大学, 大学院薬学研究科, 特任助教(常勤) (50638830)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 筋萎縮 / サルコペニア / 運動 / Foxo1/3/4 / 運動応答遺伝子 / Atrogenes / 骨格筋 / アデノ随伴ウイルス / MyoAAV / Foxo1/3/4遺伝子 / 電気刺激 / 加齢 / 廃用性筋萎縮 / FoxO |
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| Outline of Research at the Start |
運動によって骨格筋内で引き起こされる変化を明らかにするために、培養骨格筋に対する電気刺激装置を作製し、周期的な筋収縮を負荷（運動模倣）する実験を行ったところ、運動によって活性化する転写制御因子を見出した。この転写制御因子は、FoxO転写因子を抑制するなどして、筋萎縮原因遺伝子群（Atrogenes）の発現を抑制しうることがわかっている。本研究では、ヒトの培養筋や遺伝子組換えマウスを用いて、この転写因子の運動に応答した機能の詳細を明らかする。さらに得られた成果に基づいて、化合物スクリーニングを行うことで、筋萎縮に対する予防効果を持つ薬剤等を見出すことを期待している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では運動応答遺伝子に注目して研究を行っている。この運動応答遺伝子は筋萎縮に対して保護的に働いていると考えている。前年度までにin vitro、in vivoの実験系を用いて研究を行ったところ、この運動応答遺伝子が転写因子Foxo1/3/4の転写活性を抑制することで、筋萎縮原因遺伝子群（Atrogenes）の発現誘導を抑制していること、さらに検討した全ての筋萎縮モデルにおいて、筋萎縮発症時にこの運動応答遺伝子の発現が抑制されることを明らかにした。すなわち、この運動応答遺伝子は運動などによって活性化されると筋萎縮を抑制するブレーキとして働く一方で、実際の筋萎縮時にはこのブレーキが利かなくなっていると考えられる。実際、骨格筋指向性を持つアデノ随伴ウイルス（MyoAAV.2A）を用いて筋肉に特異的にこの運動応答遺伝子の発現を増加させると筋肉の重量の増加、筋萎縮原因遺伝子群の発現誘導の抑制がみられた。しかしアデノ随伴ウイルスを用いた遺伝子治療は一般に普及するためのハードルが高いことから、化合物によってこの運動応答遺伝子を活性化、または発現量を増やす方法を見出すことが必要である。そこで今年度は、候補化合物のスクリーニングを行った。現在までにこの運動応答遺伝子の発現量を増加させる化合物を2種類見出している。またこの化合物の作用機序から、この運動応答遺伝子の発現量の増加に関わる候補因子、メカニズムについての手掛かりが得られている。今後はこれらの化合物が運動応答遺伝子の発現量を増加させる詳細なメカニズムを明らかにするとともに、実際に筋萎縮の抑制効果がみられるかどうかについても解析を進めていく予定である。化合物ベースでの筋萎縮の発症を抑制、予防できることが可能になれば、サルコペニアの治療などの開発につながる可能性があり、本研究課題の当初の目的を達成することが可能であると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年の一連の実験により、解析対象としている運動応答遺伝子の発現量を増加させる化合物を2種類同定することができた。この運動応答遺伝子はこれまでに検討した全ての筋萎縮モデルにおいて、その発症段階において発現が抑制される一方で、筋萎縮原因遺伝子群（Atrogenes）の発現を強力に抑制することが可能であるため、筋萎縮のブレーキとしての役割を担っている可能性が高い。これまで、骨格筋指向性アデノ随伴ウイルス（MyoAAV.2A）を用いて、骨格筋においてこの遺伝子を補ってやることで、筋萎縮原因遺伝子群の発現を抑制できることを明らかにし、さらにこの運動応答遺伝子を発現させておくと、筋肉の重量が増加することも確認している。このように、骨格筋萎縮の治療法開発において、この運動応答遺伝子の活性を操作することが重要と考えられるものの、アデノ随伴ウイルス（AAV）を用いる方法では、広く普及する治療方法にはなりづらいということも事実である。そこで、この運動応答遺伝子の活性、発現量を増加させることのできる薬剤のスクリーニングを行ったところ、2種類の化合物がこの遺伝子の発現量を増加させることができることを見出した。この運動応答遺伝子を活性化、増強させる薬剤のスクリーニングは本研究課題の計画当初から予定していた内容であり、実際に2種類の化合物を同定することができたことから、「おおむね順調に進展している」と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究でこの運動応答遺伝子の発現量を増加させる薬剤を2種類見出すことができた。そこで今後の研究としては、以下の2点を重点的に実施する。まず一つ目はこの薬剤が骨格筋の萎縮の抑制に有効であるかどうかをin vitro、in vivoの実験系を用いて検討する。この運動応答遺伝子はFoxo1/3/4の転写活性を抑制することによって筋萎縮原因遺伝子群（Atrogenes）の発現誘導を抑制していることから、この薬剤がFoxo1/3/4の転写活性を抑制できるかどうか、また筋萎縮原因遺伝子群の発現誘導を抑制できるかどうかを確認する。筋管の太さや筋肉の重量を指標にして筋萎縮自体を抑制できるかどうかも検討する。もう一つは化合物の作用機序の観点から、これらの化合物がこの運動応答遺伝子の発現量を増加させる詳細なメカニズムを明らかにする。発現量が増加するメカニズムが明らかになれば、より効果が強く、特異性も高い化合物を合成することも可能となる可能性がある。以上2つの研究を実施することにより、化合物ベースでの筋萎縮治療薬の開発を目指す。
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