2020 Fiscal Year Annual Research Report
Functional diversity of striated muscles unraveled from nuclear envelopathy
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20H03594
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
林 由起子 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (50238135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
華藤 恵美 東京医科大学, 医学部, 助教 (20776025)
川原 玄理 東京医科大学, 医学部, 准教授 (40743331)
和田 英治 東京医科大学, 医学部, 講師 (60756948)
川幡 由希香 東京医科大学, 医学部, 助教 (80778473)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 核膜 / ラミンA/C / エメリン / 筋ジストロフィー / 心筋症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核膜タンパク質の異常による核膜病は、Emery-Dreifuss型筋ジストロフィー(EDMD)などの筋疾患、心筋症、脂肪萎縮症、早老症候群など多彩な遺伝性難治性疾患を引き起こす。核膜の脆弱性や遺伝子発現変化などが、病態に関与していることが示唆されているが、骨格筋障害については未だその具体的な発症機序は明らかでない。本研究は、我々が作製した最適なEDMDモデルマウス並びに培養細胞を用いた解析を中心に、遅筋と速筋、心筋の生理学的相違を「核膜」というこれまでにない視点から明らかにしようと研究を進めている。これまでに単一筋線維を用いた培養系において、筋線維タイプごとの核膜並びに疾患関連分子の発現に変化のあることを見出している。この結果をもとに、今後核膜関連筋疾患において、遅筋優位の筋障害の生じる機序を明らかにしていく予定である。また、筋幹細胞である筋衛星細胞の機能、核の形態変化と疾患重症度との関連、遅筋と速筋、心筋における核膜タンパク質の局在や機能の差異など、これまでに多くの知見を得ている。この結果をもとに、伸展培養装置を用いて、筋線維タイプによるメカニカルストレスへの反応を検討する。また、CRISPR-Cas9システムを用いたゼブラフィッシュモデルの作製を開始し、ラインとしての確立を目指している。一方、筋幹細胞である筋衛星細胞の機能、核の形態変化と疾患重症度との関連、遅筋と速筋、心筋における核膜タンパク質の局在や機能の差異など多くの知見を得ている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
核膜病筋細胞におけるメカニカルストレスの影響は病態解明を進める上で重要である。そのためには、筋芽細胞や通常の筋菅細胞を用いる解析では不十分と考えている。令和２年度に伸展培養装置を用いた筋細胞の成熟化培養を複数細胞で並行して行う予定でCO2インキュベーターを購入予定であったが、培養条件決定に難渋し、予定より時間がかかっている。その理由として、プライマリーの骨格筋培養細胞の特徴として、筋芽細胞から分化させ筋菅細胞の形成までは容易であるが、いわゆる「成熟化」を示唆するサルコメアの規則的配列、T管の形成、さらには筋菅細胞の並行配列、伸展刺激というメカニカルストレスに耐えうる細胞接着条件の決定など様々な困難が発生している。最近になってようやくチャンバーの素材、培養基質や培養液、添加物などの条件が整いつつあり、今後本格的な研究を進められると考えている。
一方、筋線維タイプによる核膜病関連分子の発現や挙動の違い、筋衛星細胞の機能や核の形態変化との病態との関連、核膜タンパク質の機能の心筋と骨格筋の違いについて、新たな知見を得ている。また、ゼブラフィッシュを用いたモデルフィッシュの系統も確立しつつあることから、メカニカルストレスと病態との関連以外の研究の進捗は順調と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅筋、速筋の筋線維タイプの違いにより核膜病関連分子の発現に変化のあることを見出していることから、今後、遅筋優位に認められる核膜関連筋疾患の筋障害機序を明らかにしていく予定である。さらに、伸展培養装置を用いて、メカニカルストレスに対する筋線維タイプ別反応を明らかにしていく。また、骨格筋と心筋における核膜タンパク質の機能の違いを明らかにしていく。現在作製している核膜病モデルフィッシュの解析を行うとともに、ゼブラフィッシュの利点を活かした簡便な薬剤スクリーニングの指標を確立する予定である。
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Research Products
(10 results)
