2016 Fiscal Year Annual Research Report
膜表面型プロテオグリカンの遊離を介した新規骨格筋再生機構の解明
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16J08006
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹内 志帆 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 間葉系前駆細胞 / 脂肪分化 / 線維芽細胞分化 / プロテオグリカン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、筋再生において骨格筋内脂肪前駆細胞に由来する遊離型コンドロイチン硫酸プロテオグリカン4（CSPG4）が担う機能を明らかにしようとするものである。本課題の遂行中、我々が骨格筋内脂肪前駆細胞のモデルとして利用する2G11細胞が、TGFβ依存性に線維芽細胞分化能をも示す間葉系前駆細胞クローンであることが判明した。そこで本年度は2G11細胞を脂肪分化能と線維芽細胞分化能の両者をもつ間葉系前駆細胞と位置づけ、その分化特性を調べるとともに、その分化制御機構におけるCSPG4の関与について検討を加えた。その結果、bFGFにより脂肪分化能を獲得した後であっても、TGFβ依存性の線維芽細胞への分化能は維持されていることが判明した。一方、TGFβにより線維芽細胞への分化過程に入った2G11細胞にbFGF処理をおこなうと線維芽細胞への分化はおこるものの、αSMAの発現量やストレスファイバー形成は低下することがわかった。また、siRNAを用いた遺伝子発現抑制によりCSPG4の発現を低下させた場合、bFGFによる脂肪分化能獲得が阻害されるとともに、TGFβにより線維芽細胞へ分化した際のαSMAの発現量やストレスファイバー形成は低下した。筋ジストロフィーなどの筋原生疾患では骨格筋内に線維化や脂肪化がみられる。以上の知見は、これらの病態成立過程における各種細胞成長因子とCSPG4との相互作用による間葉系前駆細胞の分化制御機構解明の一端となることが期待される。今後は、bFGFやTGFβの作用を調節するCSPG4分子のドメイン探索を目的とした変異型CSPG4発現2G11細胞の作成や、筋組織の線維化や脂肪化といった病態を示すジストロフィン遺伝子変異ラットでのCSPG4欠損の影響について調べる予定である。
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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
本課題は、筋再生が周囲に存在する他の非筋細胞由来の因子により制御されるというコンセプトに基づくものである。本課題でそれを担う因子として着目したCSPG4は、骨格筋に存在する脂肪前駆細胞に由来する因子という位置づけで研究を開始したが、CSPG4を発現する脂肪前駆細胞が線維芽細胞への分化能をも有する間葉系前駆細胞であること、さらに、CSPG4分子が間葉系前駆細胞自身の分化制御にも関与するという知見が得られたことは当初の予想を上回る成果であった。筋ジストロフィーなどの筋原性疾患では間葉系前駆細胞に加えて、そこから分化した線維芽細胞や脂肪細胞などが骨格筋内に共存した状態にある。このことは遊離型CSPG4の産生が細胞の分化段階によって異なっている新たな可能性を示すもので、今後、遊離型CSPG4がもつ筋再生における役割を追究していくにあたっては、その供給源となる細胞の種類という新たな視点を加える必要がある。特に、本課題で利用を計画しているジストロフィン遺伝子変異ラットでは実際に筋組織の線維化や脂肪化といった病態を示すことから、当該ラットにおけるCSPG4欠損の影響を調べていくうえで、本年度に得られた知見が大きく役立つと思われる。以上の理由により、現在までの進捗状況を評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究により、CSPG4分子が細胞成長因子による間葉系前駆細胞自身の分化制御に関与するという新知見が得られた。間葉系前駆細胞やそこから分化した線維芽細胞・脂肪細胞が筋再生に影響を与えるという報告を考え合わせると、今後は遊離型CSPG4が筋再生において担う機能を解明することに加え、CSPG4分子が細胞成長因子による間葉系前駆細胞の分化制御機構を仲介する機序について明らかにすることも、筋ジストロフィーなどの筋原性疾患の病態解明のためには重要である。そこで今後は、間葉系前駆細胞とそれに由来する線維芽細胞や脂肪細胞からの遊離型CSPG4の産生について調べるだけでなく、細胞成長因子の作用を仲介する上で必要なCSPG4分子のドメインを同定することにも注力する。また、CSPG4欠損ラットの作出に着手し、最終的にはジストロフィン遺伝子変異ラットと掛け合わせることでその線維化や脂肪化に与える影響を調べることを予定している。
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[Journal Article] Roles of chondroitin sulfate proteoglycan 4 in fibrogenic/adipogenic differentiation in skeletal muscle tissues.2016
Author(s)
Takeuchi S, Nakano S, Nakamura K, Ozoe A, Chien P, Yoshihara H, Hakuno F, Matsuwaki T, Saeki Y, Takahashi S, Yamanouchi K, Nishihara M
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Journal Title
Experimental Cell Research
Volume: 347
Pages: 367-377
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Identification of chondroitin sulfate proteoglycan 4 as a marker for mesenchymal progenitor cells and its possible involvement in adipogenic/fibrogenic differentiation.2016
Author(s)
Takeuchi S, Nakano S, Nakamura K, Ozoe A, Chien P, Yoshihara H, Hakuno F, Matsuwaki T, Saeki Y, Takahashi S, Yamanouchi K, Nishihara M
Organizer
FASEB summer research conference "Skeletal Muscle Satellite Cells and Regeneration"
Place of Presentation
Keystone, Co (USA)
Year and Date
2016-07-26 – 2016-07-27
Int'l Joint Research
