Analysis of molecular mechanisms regulating stemness in muscle stem cells

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07082
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 林 晋一郎 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 疾病研究第一部, 室長 (10732381)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 骨格筋 / 筋幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

筋ジストロフィーの根治療法として骨格筋幹細胞である筋衛星細胞を移植する方法が挙げられるが、生体外で筋衛星細胞の未分化な状態を保持したまま培養することが難しく、移植に十分な数の筋衛星細胞を得られないことが課題となっている。この問題を解決するには未分化維持機構の解明が必要である。本研究では筋衛星細胞の未分化維持機構を明らかにすることを目的とした。レチノイン酸受容体およびレチノイドX受容体のアゴニストを筋衛星細胞初代培養系へ添加し、筋分化能に対する効果を検討した。その結果、オールトランスレチノイン酸やAm80などRARアゴニストで高い分化抑制効果が見られる一方で、RXRアゴニストでは全く効果が認められず、レチノイン酸による分化抑制効果はRARを介していることが明らかとなった。次に、siRARsを用いた実験から、レチノイン酸シグナルは主にRARαを介して作用することを明らかにした。
また、筋衛星細胞の未分化性を維持する細胞外基質について検討した。近年ラミニン511-E8フフラグメントが筋衛星細胞の未分化性を維持することが報告されており、(Stem Cell Rep10: 1-10, 2018)、本研究ではこれまで筋衛星細胞の培養に一般的に用いられてきたコラーゲンI、マトリゲルとラミニンフラグメントを比較した。その結果、ラミニン511-E8が最も優れた分化抑制効果を持ち、レチノイン酸と共に培養することで相乗的に分化抑制効果をもたらすことが明らかとなった。また、本研究で確立した培養系をヒト筋幹細胞に応用し、ヒト筋幹細胞においてもレチノイン酸とラミニンフラグメントで分化を抑制しうること、さらに培養した筋幹細胞を免疫不全-mdxマウスに移植すると通常培養した細胞よりもより効率よく筋再生に寄与することが明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Deficiency and overexpression of Rtl1 in the mouse cause distinct muscle abnormalities related to Temple and Kagami-Ogata syndromes (2020)
  • Author(s): Kitazawa Moe、Hayashi Shinichiro、Imamura Michihiro、Takeda Shin'ichi、Oishi Yumiko、Kaneko-Ishino Tomoko、Ishino Fumitoshi
  • Journal Title: Development Volume: 147 Pages: -
  • DOI: 10.1242/dev.185918
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathologic Features of Anti-Mi-2 Dermatomyositis (2020)
  • Author(s): Tanboon Jantima、Inoue Michio、Hirakawa Shinya、Tachimori Hisateru、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Suzuki Shigeaki、Okiyama Naoko、Fujimoto Manabu、Nishino Ichizo
  • Journal Title: Neurology Volume: 96 Pages: e448～e459
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000011269
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CGG expansion in NOTCH2NLC is associated with oculopharyngodistal myopathy with neurological manifestations (2020)
  • Author(s): Ogasawara Masashi、Iida Aritoshi、Kumutpongpanich Theerawat、Ozaki Ayami、Oya Yasushi、Konishi Hirofumi、Nakamura Akinori、Abe Ryuta、Takai Hiroshi、Hanajima Ritsuko、Doi Hiroshi、Tanaka Fumiaki、Nakamura Hisayoshi、Nonaka Ikuya、Wang Zhaoxia、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Communications Volume: 8 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40478-020-01084-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ADSSL1 myopathy is the most common nemaline myopathy in Japan with variable clinical features (2020)
  • Author(s): Saito Yoshihiko、Nishikawa Atsuko、Iida Aritoshi、Mori-Yoshimura Madoka、Oya Yasushi、Ishiyama Akihiko、Komaki Hirofumi、Nakamura Seigo、Fujikawa Susumu、Kanda Takashi、Yamadera Misaki、Sakiyama Hiroshi、Hayashi Shinichiro、Nonaka Ikuya、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • Journal Title: Neurology Volume: 95 Pages: e1500～e1511
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000010237
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two Japanese LGMDR25 patients with a biallelic recurrent nonsense variant of BVES (2020)
  • Author(s): Indrawati Luh Ari、Iida Aritoshi、Tanaka Yuzo、Honma Yutaka、Mizoguchi Koichi、Yamaguchi Tomohisa、Ikawa Masamichi、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • Journal Title: Neuromuscular Disorders Volume: 30 Pages: 674～679
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2020.06.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of Dermatomyositis Sine Dermatitis With Anti?Nuclear Matrix Protein 2 Autoantibodies (2020)
  • Author(s): Inoue M, Tanboon J, Hirakawa S, Komaki H, Fukushima T, Awano H, Tajima T, Yamazaki K, Hayashi R, Mori T, Shibuya K, Yamanoi T, Yoshimura H, Ogawa T, Katayama A, Sugai F, Nakayama Y, Yamaguchi S, Hayashi S, Noguchi S, Tachimori H, Okiyama N, Fujimoto M, Nishino I
  • Journal Title: JAMA Neurology Volume: 77 Pages: 872～872
  • DOI: 10.1001/jamaneurol.2020.0673
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of the Core Formation Process in Congenital Neuromuscular Disease With Uniform Type 1 Fiber and Central Core Disease (2020)
  • Author(s): Ogasawara Masashi、Ogawa Megumu、Nonaka Ikuya、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • Journal Title: Journal of Neuropathology & Experimental Neurology Volume: 79 Pages: 1370～1375
  • DOI: 10.1093/jnen/nlaa104
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Myopathy in scleroderma/systemic sclerosis patients: From a histopathological point of view. (2020)
  • Author(s): Chen Y, Inoue M, Ogasawara M, Saito Y, Indrawati L, Tanboon J, Kumutpongpanich T, Okubo M, Yoshioka W, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Congenital neuromuscular disease with uniform type 1 fiber due to RYR1 mutation is a de facto core myopathy. (2020)
  • Author(s): Ogasawara M, Ogawa M, Nonaka I, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation and characterization of Pax7-HA knock-in mice. (2020)
  • Author(s): Hayashi S, Inoue Y, Kosako H, Inoue T, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Screening for Pompe disease using muscle section in Japan. (2020)
  • Author(s): Saito Y, Nakamura K, Fukuda T, Sugie H, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A dominant variant in DNAJB4 causes a myofibrillar myopathy. (2020)
  • Author(s): Inoue M, Iida A, Watanabe K, Hosoi Y, Miyajima H, Hayashi S, Inoue Y, Inoue T, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RYR1遺伝子異常によるCongenital neuromuscular disease with uniform type1 fiberは事実上のコアミオパチーである (2020)
  • Author(s): 小笠原真志，小川 恵，埜中征哉，林晋一郎，野口 悟，西野一三
  • Organizer: 第6回日本筋学会学術集会
• [Presentation] 本邦における骨格筋切片を用いたポンペ病スクリーニング (2020)
  • Author(s): 斎藤良彦，中村公俊，福田冬季子，杉江秀夫，林晋一郎，野口 悟，西野一三
  • Organizer: 第6回日本筋学会学術集会
• [Presentation] Recessive variant of POPDC3 causes a nuclear envelopathy. (2020)
  • Author(s): Indrawati LA, Mitsuhashi H, Iida A, Mori-Yoshimmura M, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 第6回日本筋学会学術集会
• [Presentation] RNA-seqを用いたジストロフィン遺伝子解析 (2020)
  • Author(s): 大久保真理子，野口 悟，林晋一郎，小牧宏文，齋藤伸治，西野一三
  • Organizer: 第6回日本筋学会学術集会
• [Presentation] Pathogenesis of congenital neuromuscular disease with uniform type 1 fiber and central core disease. (2020)
  • Author(s): Ogasawara M, Ogawa M, Hayashi S, Nonaka I, Noguchi S, Nishino I
  • Organizer: 第62回日本小児神経学会学術集会