Mitophagy-mediated gene therapy for muscle atrophy

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04035
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Kyushu University (2023); Niigata University
• Principal Investigator: Inoue Keiichi 九州大学, 医学研究院, 助教 (30396981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬原 吉英 自治医科大学, 医学部, 講師 (50721156)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マイトファジー / ミトコンドリア / 骨格筋 / 遺伝子治療 / マウス

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop a technique to prevent the progression of muscle atrophy by artificially manipulating mitophagy activity through gene therapy. As a result, it was revealed that in mouse skeletal muscle, the mitochondrial outer membrane proteins BNIP3 and NIX cooperate to induce mitophagy. However, it was found that the induction of mitophagy by the overexpression of BNIP3/NIX also induces cell death, making it unsuitable for use in gene therapy. On the other hand, in the skeletal muscle of BNIP3/NIX double knockout mice, a disruption of the mitochondrial network structure was observed, suggesting the presence of a novel skeletal muscle regulatory mechanism involving mitophagy.

Free Research Field

生理生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、哺乳動物個体レベルにおいて、マイトファジーを誘導する責任分子としてBNIP3とNIXを同定した。このことは、これまで不明であった個体レベルでのマイトファジー誘導の分子機構を明らかにした。また、骨格筋におけるマイトファジー不全は、ミトコンドリアネットワーク構造の形成に異常をきたすことを発見した。
本研究成果は、今後ますます社会的に重大な問題となる筋萎縮の、分子・細胞レベルでの理解を促進するとともに、今後新たな治療法を開発する上で重要な知見となる。