2021 Fiscal Year Annual Research Report
骨格筋再生における筋幹細胞の新たなダイナミクスの解明
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20H04078
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
北嶋 康雄 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (70734416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 悠介 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (60601119)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 骨格筋 / 筋再生 / 筋幹細胞 / Pax7 / サテライト細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高齢社会をむかえた我が国では、サルコペニアに代表する筋萎縮の予防は重要な課題である。近年、加齢による筋萎縮の原因として、筋幹細胞数の減少による再生能の低下が指摘されている。申請者は、筋幹細胞におけるプロテアソーム機能不全では筋幹細胞の数が維持できず、幹細胞の恒常性を破綻させることを明らかにしてきた。筋幹細胞の数はプロテアソーム系をはじめとする緻密な制御機構により調節されており、例えば加齢などに伴ってこれらが破綻すると、サルコペニアなどにつながると予想される。そのため、骨格筋機能を保持するためには、いかに筋幹細胞を維持するかが骨格筋の恒常性維持には必須であると考えられる。しかし、これまでに筋幹細胞の生体内での性質の解析は困難であったことからも、筋幹細胞の維持機構については不明な点が多い。本研究は、Pax7YFPノックインマウスを用いて筋幹細胞の維持機構を明らかにし、骨格筋再生のメカニズムを解明することをめざす。
2021年度は、前年度に行ったChIP-seq解析(クロマチン免疫沈降)を基に、Pax7調節に関わる候補遺伝子をいくつか同定した。その中から、筋幹細胞を用いて、候補遺伝子のRNA干渉法や過剰発現系を行い、増殖分化能を詳細に調べた。その結果、初代筋幹細胞を用いて候補遺伝子Aをノックダウンすると、細胞増殖能が向上した。逆に、候補遺伝子Aを過剰発現すると、細胞増殖能が低下することを見出した。以上により前年度のプレデータも含めて裏付けデータをとることができた。さらに興味深いことに、遺伝子Aを過剰発現すると、Pax7発現も高値に維持されたため、筋幹細胞の未分化状態を維持していることを示唆した。今後は、ノックアウトマウスを用いて、筋幹細胞における候補遺伝子Aの機能解析を進める。
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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
2021年度に予定していた全ての解析が順調に終了したため。具体的には、Pax7が標的にしている候補遺伝子から、細胞増殖・分化能に関わる候補遺伝子Aを同定した。これにより、次年度以降では、ノックアウトマウスを用いたさらなる機能解析の計画に進むことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は目的達成のために、2021年度に行ったPax7に関する下記の解析を引き続き進める。これまでにPax7調節に関わる因子の同定のためにChIP-seq解析(クロマチン免疫沈降)を行ったところいくつかの候補遺伝子があがってきた。その中から、細胞の増殖・分化に関わるような遺伝子群を抽出し、最終的に候補遺伝子Aを同定した。候補遺伝子Aの骨格筋や骨格筋幹細胞の機能解析を行うために、候補遺伝子Aの遺伝子ノックアウトマウスを導入した。2022年度は、筋幹細胞が関与する筋組織再生における因子Aの役割を調べる。また、遺伝子ノックアウトマウスから筋幹細胞を単離し、培養系での増殖分化能の評価を行う。そして、これらの関わるメカニズムに関しては、必要であればRNAseqなどの網羅解析などを用いて明らかにしたい。上記の進捗が計画通りに進めば、得られた結果を取りまとめて学会発表および論文投稿を行う。
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