Rescue of COVID-19-related skeletal muscle damage by skeletal muscle-specific microRNA

• Project/Area Number: 21K17496
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: Mori Takuya 奈良県立医科大学, 医学部, 研究員 (70897412)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: COVID-19 / サルコペニア / HMGB1 / マイクロRNA / エネルギー代謝 / 悪液質 / 重症感染症 / サイトカインストーム

Outline of Research at the Start

COVID-19感染症における骨格筋障害の抑制は患者の早期退院・早期社会復帰を促進する上で重要である。申請者はがん性サルコペニアにおいてHMGB1抑制の有効性を見出している。本研究ではこのHMGB1抑制効果をCOVID-19関連骨格筋障害で検討する。このとき、HMGB1は宿主自然免疫に重要な役割を有するため、骨格筋特異的なHMGB1抑制性マイクロRNAを同定しこれを用いることで、宿主自然免疫を保持しつつHMGB1を抑制しようとするもので、その効果はハムスターCOVID-19感染症モデルで検証する。本研究の成果はCOVID-19関連筋萎縮を抑制し患者予後を改善することが期待される。

Outline of Final Research Achievements

In COVID-19 infection, HMGB1 plays an important role in the severity of inflammation. HMGB1 is also strongly associated with the development of sarcopenia in cancer cachexia. HMGB1 has been shown to impair mitochondrial energy production in myoblasts. Of mechanistic importance is miR-494, which is induced by HMGB1. miR-494 reduced energy production and muscle maturation via suppression of PGC-1α and c-myc expression. Taken together, these findings indicate that the HMGB1-miR-494 axis plays an important role in the development of sarcopenia in COVID-19.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

COVID-19感染症における骨格筋障害の抑制は患者の早期退院・早期社会復帰を促進する上で重要である。申請者はがん性サルコペニアにおいてHMGB1抑制の有効性を見出している。本研究ではこのHMGB1抑制効果を検討する。このとき、HMGB1は宿主自然免疫に重要な役割を有するため、HMGB1に関連するマイクロRNAを同定しこれを標的とすることで、宿主自然免疫を保持しつつHMGB1を抑制しようとするものである。本研究の成果はCOVID-19関連筋萎縮を抑制し患者予後を改善することが期待される。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Nantong University(中国)
• [Int'l Joint Research] 南通大学(中国)
• [Journal Article] Hypomethylation of CLDN4 Gene Promoter Is Associated with Malignant Phenotype in Urinary Bladder Cancer (2022)
  • Author(s): Maesaka Fumisato、Kuwada Masaomi、Horii Shohei、Kishi Shingo、Fujiwara-Tani Rina、Mori Shiori、Fujii Kiyomu、Mori Takuya、Ohmori Hitoshi、Owari Takuya、Miyake Makito、Nakai Yasushi、Tanaka Nobumichi、Bhawal Ujjal Kumar、Luo Yi、Kondoh Masuo、Fujimoto Kiyohide、Kuniyasu Hiroki
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Issue: 12 Pages: 6516-6516
  • DOI: 10.3390/ijms23126516
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 5-Aminolevulinic acid overcomes hypoxia-induced radiation resistance by enhancing mitochondrial reactive oxygen species production in prostate cancer cells (2022)
  • Author(s): Owari Takuya、Tanaka Nobumichi、Nakai Yasushi、Miyake Makito、Anai Satoshi、Kishi Shingo、Mori Shiori、Fujiwara-Tani Rina、Hojo Yudai、Mori Takuya、Kuwada Masaomi、Fujii Tomomi、Hasegawa Masatoshi、Fujimoto Kiyohide、Kuniyasu Hiroki
  • Journal Title: British Journal of Cancer Volume: - Issue: 2 Pages: 350-363
  • DOI: 10.1038/s41416-022-01789-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An Axis between the Long Non-Coding RNA HOXA11-AS and NQOs Enhances Metastatic Ability in Oral Squamous Cell Carcinoma (2022)
  • Author(s): Nakashima Chie、Fujiwara-Tani Rina、Mori Shiori、Kishi Shingo、Ohmori Hitoshi、Fujii Kiyomu、Mori Takuya、Miyagawa Yoshihiro、Yamamoto Kazuhiko、Kirita Tadaaki、Luo Yi、Kuniyasu Hiroki
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Issue: 18 Pages: 10704-10704
  • DOI: 10.3390/ijms231810704
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nutritional intervention for cancer sarcopenia. (2021)
  • Author(s): Mori T, Kido A, Kawahara I, Nukaga S, Miyagawa Y, Goto K, Mori S, Kishi S, Fujii K, Fujiwara-Tani R, Kuniyasu H
  • Journal Title: Ann Muscloskeletal Med Volume: 5 Issue: 1 Pages: 001-004
  • DOI: 10.17352/amm.000024
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of Glycated High Mobility Group Box-1 in Gastric Cancer (2021)
  • Author(s): Kishi Shingo、Nishiguchi Yukiko、Honoki Kanya、Mori Shiori、Fujiwara-Tani Rina、Sasaki Takamitsu、Fujii Kiyomu、Kawahara Isao、Goto Kei、Nakashima Chie、Kido Akira、Tanaka Yasuhito、Luo Yi、Kuniyasu Hiroki
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 22 Issue: 10 Pages: 5185-5185
  • DOI: 10.3390/ijms22105185
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effect of Vitamin B2 and Vitamin E on Cancer-Related Sarcopenia in a Mouse Cachexia Model (2021)
  • Author(s): Mori Takuya、Goto Kei、Kawahara Isao、Nukaga Shota、Wakatsuki Yuma、Mori Shiori、Fujiwara-Tani Rina、Kishi Shingo、Sasaki Takamitsu、Ohmori Hitoshi、Kido Akira、Honoki Kanya、Tanaka Yasuhito、Kuniyasu Hiroki
  • Journal Title: BioMed Volume: 1 Issue: 1 Pages: 50-62
  • DOI: 10.3390/biomed1010004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] BRAF Mutation Is Associated with Hyperplastic Polyp-Associated Gastric Cancer (2021)
  • Author(s): Fujiwara-Tani Rina、Okamoto Ayaka、Katsuragawa Hiroyuki、Ohmori Hitoshi、Fujii Kiyomu、Mori Shiori、Kishi Shingo、Sasaki Takamitsu、Nakashima Chie、Kawahara Isao、Hojo Yudai、Nishiguchi Yukiko、Mori Takuya、Mizumoto Takeshi、Nagai Kenta、Luo Yi、Kuniyasu Hiroki
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 22 Issue: 23 Pages: 12724-12724
  • DOI: 10.3390/ijms222312724
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス悪液質モデルにおける抗がん剤治療時の骨格筋萎縮と補助療法の検討 (2023)
  • Author(s): 森 拓也、川原 勲、森 汐莉、宮川良博、額賀翔太、國安弘基
  • Organizer: 第12回日本がんリハビリテーション研究会、名古屋市、2023.3.11-12
• [Presentation] カプリル酸はケトン体を介してHMGB1を抑制しがん性由来心筋障害を保護軽減する (2023)
  • Author(s): 額賀翔太、谷里奈、宮川良博、川原勲、西田亮一、森拓也、後藤桂、森汐莉、岸真五、國安弘基
  • Organizer: 第112回日本病理学会総会、下関市、2023.4.13-15
• [Presentation] 3種類の中鎖脂肪酸におけるミトコンドリア品質管理と骨格筋分化への作用の差異 (2023)
  • Author(s): 西田亮一, 森汐莉, 森拓也, 額賀翔太, 川原勲, 宮川良博, 後藤桂, 大森斉, 羅奕、岸真五, 谷里奈, 國安弘基
  • Organizer: 第112回日本病理学会総会、下関市、2023.4.13-15
• [Presentation] がん性悪液質に対するベルベリンの効果 (2023)
  • Author(s): 川原勲、谷里奈、額賀翔太、川原勲、西田亮一、宮川良博、森拓也、藤井澄、大森斉、羅奕、國安弘基
  • Organizer: 第112回日本病理学会総会、下関市、2023.4.13-15
• [Presentation] 中鎖脂肪酸のカプリル酸はケトン体を介して炎症性サイトカインを抑制し、がん悪液質由来心筋障害を軽減する (2023)
  • Author(s): 額賀翔太, 谷里奈, 宮川良博, 川原勲, 森拓也, 西田亮一, 後藤桂, 森汐莉, 岸真五, 佐々木隆光, 藤井澄，大森斉，國安弘基
  • Organizer: 第8日本がんサポーティブケア学会学術集会、奈良市、2022.6.22-24
• [Presentation] がん性サルコペニアに対するビタミンB2とビタミンEの効果 (2021)
  • Author(s): 川原 勲、森 拓也、額賀翔太、宮川良博、後藤 桂、若槻優真、大森 斉、藤井 澄、森 汐莉、谷 里奈、岸 真五、國安弘基
  • Organizer: 第110回日本病理学会総会
• [Presentation] がん悪液質において抗酸化作用を持つアミノ酸の経口摂取は骨格筋萎縮を抑制する (2021)
  • Author(s): 森 拓也、藤井 澄、川原 勲、額賀翔太、宮川良博、後藤 桂、森 汐莉、岸 真五、谷 里奈、大森 斉、國安弘基
  • Organizer: 第110回日本病理学会総会
• [Presentation] 中鎖脂肪酸とグルコースの併用によるがん悪液質由来心筋障害の抑制 (2021)
  • Author(s): 額賀翔太、森 拓也、川原 勲、宮川良博、後藤 桂、谷 里奈、岸 真五、森 汐莉、藤井 澄、大森 斉、國安弘基
  • Organizer: 第6回日本がんサポーティブケア学会学術集会
• [Presentation] Mitochondrial impairment is involved in cancer skeletal muscle atrophy. (2021)
  • Author(s): Mori T, Ohmori H, Kawahara I, Nukaga S, Goto K, Mori S, Kishi S, Fujiwara-Tani R, Luo Y, Kuniyasu H
  • Organizer: 80th Annual Meeting of Japanese Association for Cancer
• [Presentation] Effect of nutritional intervention with medium-chain fatty acids and glucose on cancer-derived myocardial atrophy. (2021)
  • Author(s): Nukaga S, Mori T, Kawahara I, Miyagawa Y, Goto K, Fujiwara-Tani R, Kishi S, Mori S, Fujii K, Ohmori H, Kuniyasu H
  • Organizer: 80th Annual Meeting of Japanese Association for Cancer
• [Remarks] 奈良県立医科大学分子病理学
  • URL: http://www.naramed-u.ac.jp/~molepath/