超短命魚で解き明かすモルフォゲン制御による個体老化機構

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20J15808
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 小神野 翔平 群馬大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2022-03-31
• Keywords: 老化 / ターコイズキリフィッシュ / モルフォジェン / Wntシグナル

Outline of Annual Research Achievements

ヒトを含めた動物において、骨格筋は加齢と共に生理的に萎縮して機能が低下する。現在までに老化における筋肉の減少や機能の低下などが様々なアプローチによって研究されてきたが、そのどれもが加齢によって「損傷した筋肉の回復力が低下する減少」に着目されており、加齢によって生理的に筋肉が萎縮する原因はほとんど明らかになっていなかった。その理由として、ヒトやマウスにおいて加齢による生理的変化を追うという解析があまりに膨大な時間を要するという問題があったためである。これに対して本研究では、老化が早くイメージングに適している超短命モデル動物、ターコイズキリフィッシュ(以下キリフィッシュ)を用いて解析を行うことで、「加齢による生理的な筋萎縮の実態とその分子機構」の解明を行なっている。申請者は現在までに、キリフィッシュにおいてWntシグナルを可視化することによって、加齢に伴う速筋でのWntシグナル亢進が速筋を萎縮させる可能性を見出した。しかし、申請の時点では何の因子が加齢性筋萎縮を引き起こすのか。また、加齢において筋肉中でどのような遺伝子が発現変動しているか。また筋萎縮とWntシグナルとの関係性については全く明らかになっていなかった。そこで2年度は加齢による骨格筋萎縮を導く制御因子の探索のために、若齢個体と初老個体、老齢個体など月齢を4点に分けて骨格筋を単離して 網羅的RNA-seq解析を行った。その結果、加齢に伴い骨格筋中で変動する遺伝子群を見出すことができた。さらに、その中でもWntシグナルと関連がある遺伝子に着目し、筋萎縮における発現動態を調べるとともに、キリフィッシュ個体において機能改変を行い、骨格筋萎縮への関与を検討中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

理由１)網羅的RNA-seq解析をもちいることで、加齢における生理的な筋萎縮に関わる遺伝子の候補が得られたため。
理由２)キリフィッシュにおける機能改変法の確立に成功し、筋萎縮に関わる遺伝子群の機能解析が可能になったため。この技術に関しては初の報告となるため、論文執筆中である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、寿命が短く筋肉のライブイメージングが可能というキリフィッシュの大きな利点を最大限活用し、以下の研究を進める。
計画1)RNA-seq解析で得られた候補遺伝子群の機能改変個体を用いた、加齢に伴う筋萎縮の制御因子のスクリーニング
昨年度は、加齢による骨格筋現象を導く制御因子の探索のために、若齢個体と初老個体、老齢個体など月齢を4点に分けて骨格筋を単離して 網羅的RNA-seq解析を行い、結果として加齢に伴い骨格筋中で変動する遺伝子群を見出すことができた。また、すでに筋肉においてWntシグナルが亢進することで萎縮することが示唆されたため、Wntシグナルに関与する遺伝子群を主に解析していく。本年度は得られた候補遺伝子群の加齢に伴う発現動態を調べるとともに、キリフィッシュ個体において機能改変を行い、加齢に伴う骨格筋萎縮への関与を検討する予定である。また 、同様にキリフィッシュの成体に後発的に候補遺伝子を導入する方法も確立しており、得られた個体を元に加齢における萎縮動態を経時的に観察していく。
計画2) 筋肉老化が個体老化にどう関わるか
近年、筋肉の恒常性維持が全身の老化防止に重要であることが示唆されている。しかしながら、個体老化と筋肉老化の連関の分子基盤は不明である。現在、計画1で得られた結果から、筋肉特異的に候補遺伝子の発現系並びにノックアウト系を確立しつつある。本年度はこの系を用い て、筋肉の老化を抑制した個体の寿命、および他臓器の加齢に伴う老化を解析する。計画1,2で得られた結果をとりまとめ、本年度中の学会発表ならびに論文投稿を行う。