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Multi-omics technologies to reveal common mechanism of dystrophic and sarcopenic skeletal muscles

Research Project

Project/Area Number 23K21412
Project/Area Number (Other) 21H02843 (2021-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 52020:Neurology-related
Research InstitutionNational Center of Neurology and Psychiatry

Principal Investigator

青木 吉嗣  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 遺伝子疾患治療研究部, 部長 (80534172)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 進藤 英雄  国立研究開発法人国立国際医療研究センター, 研究所・脂質生命科学研究部, テニュアトラック部長 (10401027)
本橋 紀夫  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 遺伝子疾患治療研究部, 室長 (50532727)
バレンタイン ウィリアム  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 遺伝子疾患治療研究部, 研究生 (60792900)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywords筋ジストロフィー / 加齢性筋萎縮 / マルチオミクス解析 / 疾患モデルマウス / ヒト尿由来細胞 / デュシェンヌ型筋ジストロフィー / 尿由来細胞 / MyoD / リピドミクス解析 / エクソン・スキップ / リゾリン脂質 / アシル転移酵素 / LPCAT / マルチオミクス
Outline of Research at the Start

デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)は、筋細胞を支えるタンパク質が欠ける難病で、筋肉が徐々に衰える。この病気の研究で得られた知見を基に、日本初の核酸医薬「ビルトラルセン」が開発された。また、高齢化社会の日本では、加齢による筋萎縮も大きな問題である。DMDと高齢者の筋萎縮は、似たような筋線維の萎縮パターンを示すため、共通する病態があると考えられている。これを証明するため、我々はDMDモデルマウスを用いて詳細な分析を行い、筋萎縮に関わる代謝や炎症などの経路の相互作用を明らかにした。本研究では、これらの生命現象をさらに深く理解し、DMDや加齢による筋萎縮の治療法開発につなげることを目標とする。

Outline of Annual Research Achievements

健常ヒト尿由来細胞を対象に、ウシ胎児血清(FBS)のロット違いが細胞膜リン脂質リピドミクス解析に及ぼす影響を評価した。FBSロットの違いにより、細胞膜リン脂質のプロファイルに差異が認められた。このことは、使用するFBSロットがリピドミクス解析結果に影響を与えることを示唆しており、実験条件の標準化が重要であることを示している。さらに、デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)MyoD変換尿由来細胞を用いて、モルフォリノ核酸によるエクソン・スキップ前後の細胞膜リン脂質リピドミクス解析を実施した。エクソン・スキップ前後での細胞膜リン脂質の変動を解析した結果、エクソン・スキップによる遺伝子修正が細胞膜リン脂質プロファイルに及ぼす影響が明らかになった。最後に、リゾリン脂質アシル転移酵素であるLPCAT1, 2, 3, 4のmRNA発現レベルを定量的PCRで解析した。各酵素のmRNA発現レベルを測定することで、エクソン・スキップがリピドミクスプロファイルに与える影響のメカニズムを解明するための基礎データを提供することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

申請書の研究計画を予定通り進めることが出来た。

Strategy for Future Research Activity

デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD) MyoD変換尿由来細胞を用いたシングルセル解析およびシングルセルエピゲノム解析を実施する。加齢性筋萎縮症とジストロフィー筋を対象に、筋萎縮の網羅的表現型解析(フェノミクス)を実施する。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 12 results)

  • [Journal Article] Characterization of CD90/Thy-1 as a crucial molecular signature for myogenic differentiation in human urine-derived cells through single-cell RNA sequencing2024

    • Author(s)
      Kunitake Katsuhiko、Motohashi Norio、Inoue Takafumi、Suzuki Yutaka、Aoki Yoshitsugu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 2329-2329

    • DOI

      10.1038/s41598-024-52530-5

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lysophospholipid acyltransferases orchestrate the compositional diversity of phospholipids2023

    • Author(s)
      Valentine William J.、Shimizu Takao、Shindou Hideo
    • Journal Title

      Biochimie

      Volume: 215 Pages: 24-33

    • DOI

      10.1016/j.biochi.2023.08.012

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High‐intensity interval training in the form of isometric contraction improves fatigue resistance in dystrophin‐deficient muscle2023

    • Author(s)
      Yamauchi Nao、Tamai Katsuyuki、Kimura Iori、Naito Azuma、Tokuda Nao、Ashida Yuki、Motohashi Norio、Aoki Yoshitsugu、Yamada Takashi
    • Journal Title

      The Journal of Physiology

      Volume: 601 Issue: 14 Pages: 2917-2933

    • DOI

      10.1113/jp284532

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inherited myogenic abilities in muscle precursor cells defined by the mitochondrial complex I-encoding protein2023

    • Author(s)
      Motohashi Norio、Minegishi Katsura、Aoki Yoshitsugu
    • Journal Title

      Cell Death & Disease

      Volume: 14 Issue: 10 Pages: 689-689

    • DOI

      10.1038/s41419-023-06192-2

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Techniques for Injury, Cell Transplantation, and Histological Analysis in Skeletal Muscle2023

    • Author(s)
      Motohashi Norio、Minegishi Katsura、Imamura Michihiro、Aoki Yoshitsugu
    • Journal Title

      Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)

      Volume: 2640 Pages: 193-205

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-3036-5_14

    • ISBN
      9781071630358, 9781071630365
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Establishment of a Triple Quadrupole HPLC-MS Quantitation Method for Dystrophin Protein in Mouse and Human Skeletal Muscle.2023

    • Author(s)
      Tominari T, Takatoya M, Matsubara T, Matsunobe M, Arai D, Matsumoto C, Hirata M, Yoshinouchi S, Miyaura C, Itoh Y, Komaki H, Takeda S, Aoki Y, Inada M.
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 25 Issue: 1 Pages: 303-303

    • DOI

      10.3390/ijms25010303

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Investigating the role of dystrophin isoform deficiency in motor function in Duchenne muscular dystrophy2022

    • Author(s)
      Chesshyre Mary、Ridout Deborah、Hashimoto Yasumasa、Ookubo Yoko、Torelli Silvia、Maresh Kate、Ricotti Valeria、Abbott Lianne、Gupta Vandana Ayyar、Main Marion、Ferrari Giulia、Kowala Anna、Lin Yung‐Yao、Tedesco Francesco Saverio、Scoto Mariacristina、Baranello Giovanni、Manzur Adnan、Aoki Yoshitsugu、Muntoni Francesco
    • Journal Title

      Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle

      Volume: 13 Issue: 2 Pages: 1360-1372

    • DOI

      10.1002/jcsm.12914

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Brain Dp140 alters glutamatergic transmission and social behaviour in the mdx52 mouse model of Duchenne muscular dystrophy2022

    • Author(s)
      Hashimoto Yasumasa、Kuniishi Hiroshi、Sakai Kazuhisa、Fukushima Yuta、Du Xuan、Yamashiro Kunihiko、Hori Kei、Imamura Michihiro、Hoshino Mikio、Yamada Mitsuhiko、Araki Toshiyuki、Sakagami Hiroyuki、Takeda Shin’ichi、Itaka Keiji、Ichinohe Noritaka、Muntoni Francesco、Sekiguchi Masayuki、Aoki Yoshitsugu
    • Journal Title

      Progress in Neurobiology

      Volume: 216 Pages: 102288-102288

    • DOI

      10.1016/j.pneurobio.2022.102288

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Caveolin-3 regulates the activity of Ca<sup>2+</sup>/calmodulin-dependent protein kinase II in C2C12 cells2022

    • Author(s)
      Matsunobe Michio、Motohashi Norio、Aoki Eito、Tominari Tsukasa、Inada Masaki、Aoki Yoshitsugu
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      Volume: 323 Issue: 4 Pages: C1137-C1148

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00077.2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Lipidomic Analyses Reveal Specific Alterations of Phosphatidylcholine in Dystrophic Mdx Muscle2022

    • Author(s)
      Valentine William J.、Mostafa Sherif A.、Tokuoka Suzumi M.、Hamano Fumie、Inagaki Natsuko F.、Nordin Joel Z.、Motohashi Norio、Kita Yoshihiro、Aoki Yoshitsugu、Shimizu Takao、Shindou Hideo
    • Journal Title

      Frontiers in Physiology

      Volume: 12 Pages: 698166-698166

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.698166

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dissociation of SH3 and cysteine-rich domain 3 and junctophilin 1 from dihydropyridine receptor in dystrophin-deficient muscles2022

    • Author(s)
      Ashida Yuki、Himori Koichi、Tokuda Nao、Naito Azuma、Yamauchi Nao、Takenaka-Ninagawa Nana、Aoki Yoshitsugu、Sakurai Hidetoshi、Yamada Takashi
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      Volume: 323 Issue: 3 Pages: C885-C895

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00163.2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Size-tunable PEG-grafted copolymers as a polymeric nanoruler for passive targeting muscle tissues.2022

    • Author(s)
      M. Naito, Y. Watanuki, K. Toh, J. Yum, B. S. Kim, K. Taniwaki, S. Ogura, H. Ishida, M. Cho, H. Chaya, K. Miyajima, K. Osada, K. Minegishi, Y. Aoki, Y. Yamasaki, K. Miyata,
    • Journal Title

      Journal of Controlled Release

      Volume: 347 Pages: 607-614

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2022.05.030

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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