2019 Fiscal Year Research-status Report
Creation of mature cultured muscle fibers that acquire its original function
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18K19751
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
古市 泰郎 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 助教 (40733035)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 筋サテライト細胞 / 筋分化 / 量子ビーム / C2C12細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨格筋の未知なる働きを解明するためには培養細胞を用いた実験が必須であるが、世界中で使われている「筋管細胞」は、生体の「筋線維」に比べると極めて幼弱で骨格筋本来の性質を獲得しきれていない。そのため、筋管細胞を用いた実験には限界があり、それが骨格筋研究の発展を阻んでいる。そこで本研究は、筋管細胞の成熟度を促進させる方法を開発し、既存の筋管細胞よりも成熟した培養「筋線維」を創ることに挑戦する。2019年度は、筋管細胞の伸長方向を揃えることを目指した。
生体の筋線維は方向が統一されており、骨格筋の収縮装置（サルコメア）は規則的に整列しその構造も明確に観察される。しかし筋管細胞はランダムな方向に伸長するため、サルコメアの形成が不十分で構造も不明確である。そこで、細胞の配向性を統一して培養するために、量子ビーム架橋技術を駆使して硬さや形状、親水性を２次元あるいは３次元的に制御した機能性足場を作製し、そこに骨格筋幹細胞（サテライト細胞）を初代培養することを試みた。まず、足場を構成するゼラチンゲルにコートする溶液を検討したところ、ラミニンが最も有効であることを分かった。その上で、ゲルの硬さと溝の幅を検討しながら細胞の配向性を検討した。サテライト細胞をラミニンコートしたゼラチンに培養すると生着性が低く、細胞は配向しなかった。初代細胞を接着させるためには、今後、細胞外マトリクスの種類と濃度の検討が必要である。
一方で、骨格筋の培養細胞株であるC2C12細胞は、ラミニンコートしたゼラチンに生着し、量子技術によって3次元的に構築した足場に沿って配向した。溝の幅は0.5から2.0マイクロメートルが適していた。以上のことから、量子ビーム架橋技術を利用した足場は、筋細胞の伸長方向を揃えることに有効であることが示された。
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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
細胞の配向性について、当初の計画に加えて新たな技術を利用して研究を推進することができた。初代細胞についてはまだ条件検討が必要であることが課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね計画通りに進める。細胞の伸長方向を揃える実験については結果がまとまってきたため、今後は網羅的な遺伝子発現解析から、筋分化を促進させる経路について探索を行う。成熟骨格筋線維と培養筋管細胞の性質の違いを探る予定である。
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| Causes of Carryover |
2019年度は、海外の研究室との共同研究を実施した。そのための滞在費を執行したが、実験に必要な物品費は共同研究先の設備や消耗品を使用することができた。当該年度に残った予算は来年度の実験に必要な消耗品および、追加で実施する予定である遺伝子発現解析の費用に充てる。
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[Journal Article] R3hdml regulates satellite cell proliferation and differentiation2019
Author(s)
Sakamoto Kenichi、Furuichi Yasuro、Yamamoto Masashi、Takahashi Megumi、Akimoto Yoshihiro、Ishikawa Takahiro、Shimizu Takahiko、Fujimoto Masanori、Takada‐Watanabe Aki、Hayashi Aiko、Mita Yoshitaka、Manabe Yasuko、Fujii Nobuharu L、Ishibashi Ryoichi、Maezawa Yoshiro、Betsholtz Christer、Yokote Koutaro、Takemoto Minoru
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Journal Title
EMBO reports
Volume: 20
Pages: e47957
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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