Characterization of diploid cardiomyocytes in adult mammalian hearts

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19545
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤尾 慈 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (20359839)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 心筋細胞

Outline of Annual Research Achievements

心臓は、心筋細胞、血管細胞（血管内皮細胞や血管平滑筋細胞等）、線維芽細胞など様々な細胞からなっていることはよく知られているが、成体(Adult)心臓を構成する心筋細胞mも均一な細胞集団ではないと考えられる。哺乳類の心筋細胞は、生直後は2倍体の単核細胞であるが、その後、急速に4倍体細胞（ヒトの場合は単核、マウスの場合は2核）が出現し、成体の心臓においては、心筋細胞の約90％が4倍体細胞で、2倍体細胞は約10％前後とされている。非常に興味深いことに、マウスにおいては、2倍体単核心筋細胞を多く含む心臓は、心筋が傷害を受けた後の回復力が高いという報告があるが、2倍体心筋細胞と4倍体心筋細胞の性質の違いは明らかにはされていない。本研究では、成体マウス心臓における2倍体心筋細胞と4倍体心筋細胞との性質の違いを分子レベルで明らかにすることを目的としている。
これまで得られた本研究の実績としては、以下の2点；
(1) マウス心臓から心筋細胞を単離し、1細胞操作装置により単核心筋細胞と2核心筋細胞を調整し、RNA seqを行った結果、単核心筋細胞で有意に発現が多い遺伝子として、心筋細胞の幼若性を示す遺伝子を4遺伝子同定した。しかしながら、これらの遺伝子は、すべての単核心筋細胞に発現しているわけではなかった。
(2) 1細胞RNA seq解析により、単核心筋細胞と2核心筋細胞とで発現している遺伝子群を比較解析し、単核心筋細胞は多核心筋細胞よりも、疑似時間において幼若な性質を示す細胞が多いことが明らかになった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

心筋細胞は他の細胞と比較してサイズが多いことから1細胞解析が可能かどうか、また、細胞分注後、単核心筋細胞か2核心筋細胞かを見分けることができるかどうかが、研究企画時からの最大の懸念事項であったが、システムを適切に選択することにより実施できた。

Strategy for Future Research Activity

疑似時間上、幼若な心筋細胞に特徴的な遺伝子群、成熟した細胞に特徴的な遺伝子群を抽出している。これらの遺伝子の機能を解明することにより、単核心筋細胞の特徴を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Myofibroblast β2 adrenergic signaling amplifies cardiac hypertrophy in mice (2019)
  • Author(s): Imaeda, A., Tanaka, S., Tonegawa, K., Fuchigami, S., Igarashi, Y., Takahashi, M., Enomoto, D., Obana, M., Maeda, M., Kihara, M., Kiyonari, H., Conway, S., Fujio, Y., Nakayama, H.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 510 Pages: 149-155
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.01.070.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Blockade of NKG2D/NKG2D ligand interaction attenuated cardiac remodeling after myocardial infarction (2019)
  • Author(s): Matsumoto, K., Obana, M., Kobayashi, A., Miyagawa, S., Maeda, M., Sakata, Y., Nakayama, H., Sawa, Y., Fujio, Y.
  • Journal Title: Cardiovasc. Res. Volume: 115 Pages: 765-775
  • DOI: 10.1093/cvr/cvy254.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Old-age onset progressive cardiac contractile dysfunction in a patient with polycystic kidney disease harboring PKD1 frameshift mutation. (2019)
  • Author(s): Suwa, Y., Higo, S., Nakamoto, K., Sera, F., Kunimatsu, S., Masumura, Y., Mizote, I., Mizuno, H., Fujio, Y., Hikoso, S., Sakata, Y.
  • Journal Title: Int. Heart J. Volume: 60 Pages: 220-225
  • DOI: 10.1536/ihj.18-184.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Caveolae-specific CaMKII signaling in the regulation of voltage-dependent calcium channel and cardiac hypertrophy. (2018)
  • Author(s): Tanaka, S., Fujio, Y., Nakayama, H.
  • Journal Title: Front. Physiol. Volume: 9 Pages: 1081
  • DOI: 10.3389/fphys.2018.01081.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Eukaryotic translation initiation factor 3 subunit C is associated with acquired resistance to erlotinib in non-small cell lung cancer. (2018)
  • Author(s): Shintani, T., Higashisaka, K., Maeda, M., Hamada, M., Tsuji, R., Kurihara, K., Kashiwagi, Y., Sato, A., Obana, M., Yamamoto, A., Kawasaki, K., Lin, Y., Kijima, T., Kinehara, Y., Miwa, Y., Maeda, S., Morii, E., Kumanogoh, A., Tsutsumi, Y., Nagatomo, I., Fujio, Y.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9 Pages: 37520-37533
  • DOI: 10.18632/oncotarget.26494.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] CGRRF1の過剰発現は培養心筋細胞の肥大を誘導する (2019)
  • Author(s): 木下真希、尾花理徳、前田真貴子、中山博之、藤尾慈
  • Organizer: 日本薬理学会92回年会
• [Presentation] 成体マウスにおける単核心筋細胞の特性解析 (2019)
  • Author(s): 中安佑介、松井理紗、福山尚希、亀谷祐介、和田祐理子、尾花理徳、前田真貴子、中山博之、藤尾慈
  • Organizer: 日本薬理学会92回年会
• [Presentation] Blockade of NKG2D / NKG2D Ligand Interaction Attenuated Post-Infarct Myocardial Injury. (2018)
  • Author(s): Matsumoto, K., Obana, M., Kobayashi, A.,Kihara, M.,Shioi, G., Miyagawa, S., Maeda, M.,Sakata,Y., Nakayama, H., Sawa, Y.,Fujio, Y.
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2018
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 臨床薬効解析学分野
  • URL: http://www.phs.osaka-u.ac.jp/homepage/b014/