2018 Fiscal Year Research-status Report
Regulation of muscle stem cell and mesenchymal stem cell by exercise induced metabolic and mechanical stress
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18K17722
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| Research Institution | Sapporo Medical University |
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Principal Investigator |
齋藤 悠城 札幌医科大学, 医学部, 研究員 (40758702)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 再生 / 線維化 / 運動 / 間葉系幹細胞 / 筋幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋の慢性炎症性疾患は持続的な炎症とそれに伴う線維化により機能不全を呈する。比較的有効とされる運動介入は、その強度や頻度によっては症状を悪化させる可能性も有しており、そのメカニズムは未だ不明である。慢性炎症性筋疾患に対する運動による骨格筋再生と変性メカニズムの解明は有効な治療法を確立するうえで大変重要な課題である。
本年度は骨格筋再生と変性メカニズムの解明を目的とし、はじめに骨格筋の再生を担う筋幹細胞と骨格筋変性の原因となる間葉系幹細胞をマウス骨格筋より単離・培養した。慢性炎症性筋疾患モデルマウスから単離された筋幹細胞は細胞増殖のブレーキとして知られる細胞周期制御因子の発現が高い、一方、間葉系幹細胞は細胞周期制御因子(サイクリンディペンデントキナーゼインビター; CDKN)の発現が低いことが明らかになった。さらに興味深いことに、慢性炎症性筋疾患モデルで増加する間葉系幹細胞のうち、Platelet-derived growth factor receptors alpha (PDGFRα)を発現する細胞で細胞死抵抗性と免疫回避的な表現系を有することも明らかになった。また、正常マウスと慢性炎症性筋疾患モデルマウスの間葉系幹細胞において、増殖やサイトカインの発現を制御する候補となる因子の発現に差があることを同定した。現在、その因子がノックアウトされたマウスを購入し繁殖させ、検討を開始したところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は慢性炎症性筋疾患モデルマウスから筋幹細胞および間葉系幹細胞を単離・培養し、その表現系を評価する計画を立てており、その実験は順調に進行している。次のステップとして、上記細胞にメカニカルストレスまたはメタボリックストレスを負荷する予定であったが、細胞の表現系に影響をあたえる条件設定が十分に確立できなかった。そのため、現在までの進捗状況はやや遅れていると判断した。
一方で、正常マウスと慢性炎症性筋疾患モデルマウスの間葉系幹細胞において、増殖やサイトカインの発現を制御する候補となる因子の発現に差があることを同定することができた。そこで、現在、その因子がノックアウトされたマウスを繁殖させ、検討を開始したところである。この因子の有無によりメカニカルストレスまたはメタボリックストレスに対する感受性が大きく異なる可能性もあり、重要な発見であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度からは、筋幹細胞および間葉系幹細胞に対するメカニカルストレスまたはメタボリックストレスの指摘条件の設定をまず実施する。正常マウスと慢性炎症性筋疾患モデルマウスの間葉系幹細胞において、増殖やサイトカインの発現を制御する候補となる因子の発現に差があること見出したため、そのその因子がノックアウトされたマウスを繁殖させ、得られたマウスから骨格筋幹細胞および間葉系幹細胞を単離・培養し、タンパク質・遺伝子発現解析を実施する予定である。
その後、当初の予定通り、DNAマイクロアレイおよびmiRマイクロアレイなどの手法を実施し、階層クラスタリング解析および KEGG pathway解析を実施し、代謝/力学ストレス感受性を制御する因子を探索する。
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| Causes of Carryover |
細胞培養に関わる実験において、当初の予定よりもやや遅れている。そのため、次年度に細胞培養に用いる培地、培養皿などの消耗品の購入にあてる。
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