| Project/Area Number |
21K17589
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
|
|---|
| Research Institution | Juntendo University |
|---|
Principal Investigator |
中田 智史 順天堂大学, 大学院スポーツ健康科学研究科, 特任助教 (20778881)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
|
|---|
| Keywords | 骨格筋 / 筋損傷 / バイオマーカー / 筋疾患 / 細胞モデル / 細胞損傷 / 筋肥大 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
骨格筋量を高めるレジスタンストレーニング(筋力トレーニング)において、短縮性収縮よりも伸張性収縮のほうが筋肥大の効果が高いことがわかっている。一方でスポーツ動作において、急速な伸張性収縮が筋損傷を頻繁に誘発することが知られている。このことから、骨格筋には肥大シグナルが損傷という相反する応答にスイッチする“伸張性収縮速度のセットポイント”が存在すると想定されるが未だ明らかになっていない。そこで本研究では、伸張性収縮速度のセットポイントを実証できる新規細胞培養手法を構築し筋の最大肥大効果を探る。さらに筋損傷高リスク者由来の細胞に関しても検証し、筋質の差によるセットポイントの差異についても検証する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究を行う上で細胞に親和性の高い培養基材の作成が必須である。これまでに、生体骨格筋に脱細胞処理を行い、伸展性と細胞親和性のある細胞外マトリクスからできたシート状素材を得る方法を開発し、細胞培養に用いて検討している。そこで脱細胞手法のさらなる改善を行い、接着性の低い細胞に対しても使用可能な培養基質の改良により手法を決定することを目的とした。骨格筋スライスから脱細胞処理によって作成した細胞外マトリクスからなるシート状素材を細胞培養基質として、iPS由来の細胞が接着しやすいようにラミニンとエンタクチンによる修飾を行った。その結果、iPS細胞から分化誘導した筋細胞が高効率で接着することを確認した。これによって、接着性の低い細胞に対しても使用可能な改良型の培養基質を作成できた。
次に、DMD患者由来のiPS細胞とその遺伝子修復株からMyoD強制発現によって筋細胞に分化を行い、細胞外マトリクスシート上に播種し、筋管細胞まで分化を行った。分化した筋管細胞を細胞外マトリクスシートごと一軸性の機械的伸展(20％,1Hz, 90min)を行い、細胞損傷に関連するマーカーを測定した。その結果、DMD筋管細胞において、伸展後にサルコメア修復に関連する遺伝子(XIN,FLN-C,PGM5)の発現が大幅に高まった。また、細胞から漏出する10種のmiRNAが修復株筋管に比べて、伸展後のDMD筋管細胞で増加していた。また、伸展後のDMD筋管細胞ではアポトーシスに関連する遺伝子であるCASP3, CASP9の発現が高まっていた。このことから、これらの遺伝子発現とmiRNA漏出によって細胞損傷の程度を予測するバイオマーカーとして使えることが明らかとなった。
|
