2017 Fiscal Year Annual Research Report
運動効果獲得の個体差を理解するための骨格筋エピジェネティクス研究
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16H03263
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| Research Institution | Matsumoto University |
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Principal Investigator |
河野 史倫 松本大学, 大学院 健康科学研究科, 准教授 (90346156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二村 圭祐 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (00462713)
小野 悠介 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (60601119)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 個体差 / エピジェネティクス / 筋損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究から、走運動歴が将来の廃用性筋萎縮を予防することが分かっている。平成29年度は、どのような運動条件が走運動によって誘発されるエピジェネティクスのトリガーになるのか検証した。成熟ラットを用いて、先行研究と同等の運動を行う（Run1）群、1日あたりの運動時間を半分にした（Run2）群、1日あたりの運動時間を2倍にし運動期間を半分にした（Run3）群に分け実験を実施した。その結果、慢性運動によって引き起こされるヒストンの置き換わりはRun1群のみで起こっており、運動量・期間ともに重要な要因であることが明らかになった。
損傷歴を持つ骨格筋がどのように機能低下するのか、ドキシサイクリン誘導によりヒストン2BとGFPの融合タンパク質を発現する（H2B-GFP）マウスを用いて検討を行っている。筋損傷後の再生過程において筋幹細胞が過剰に増殖することが筋機能低下の原因であると考え、細胞の増殖頻度をGFP強度によって評価できるH2B-GFPマウスモデルを使用している。平成29年度は、マウスの交配ならびにプレ実験と本実験の一部を実施した。H2B-GFPマウスに6週間ドキシサイクリンを投与し、カルジオトキシン注入による筋損傷を前脛骨筋に誘発した。損傷前、損傷4週間後に筋サンプリングし、組織化学的解析を行った。正常側ではサテライト細胞のGFP強度は保たれていたが、再生筋ではサテライト細胞、筋核ともにGFP強度が同レベルまで低下した。また、筋核GFP強度と筋線維サイズには負の相関が認められた。
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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
新規導入したH2B-GFPマウスが非常に生まれにくく、年度当初は計画が遅れたが、現在は十分な匹数が確保できている。ドキシサイクリンによるGFP誘導、筋損傷によるGFP強度変化は予想どおりの結果となり、安定的な実験モデルができたと考えている。前年度の研究成果も現在論文の修正中であり、追加実験なども概ね終了している。以上の状況から、研究全体の計画は概ね順調に進んでいると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、H2B-GFPマウスを使った研究の本実験を完了させ科学的に結果を実証できる十分なｎ数を確保する。続いて、筋幹細胞の過剰増殖による筋機能低下の原因となるエピジェネティック変化を検索する実験を実施する。各種阻害薬の投与により筋再生中の細胞増殖を人為的に促進し、オリジナル幹細胞から多くの増殖を経て形成された再生筋を作成する。このような筋からクロマチンを抽出し、正常筋や通常の再生筋のヒストン修飾パターンと比較する。その結果、有意な差の認められたヒストン修飾について、阻害薬や遺伝子ノックダウンなどによるレスキュー実験を実施する。
上記の実験と並行して、速筋特有の遺伝子と運動効果獲得の関係を明らかにする実験も実施する。これまでの研究において同定されている筋タイプ特異的遺伝子のうち、遅筋において著しく発現の少ない遺伝子に着目し、遺伝子ノックアウトの影響を検討する。生体内でのゲノム編集が可能なROSA26-Cas9マウスを用いて、片側の前脛骨筋でこの遺伝子を部分的ノックアウトし筋線維タイプや代謝能の変化を評価する。
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