心筋脱分化を特異的に誘導する新規転写因子の機能解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K08144
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 小川 真仁 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (00898009)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 心筋再生 / 心筋細胞脱分化 / ゼブラフィッシュ / 心筋細胞増殖

Outline of Annual Research Achievements

ゼブラフィッシュの心臓は損傷後に心筋細胞の脱分化・増殖を介して再生する。最近の報告によると心筋細胞のリプログラミングによる心筋脱分化誘導により、再生不能なマウスの心臓でも再生能を獲得することが報告された。これにより心臓再生において心筋脱分化誘導機構の理解が重要であることが明らかになった。
本研究は申請者が明らかにしたゼブラフィッシュ心臓で心筋細胞脱分化・増殖を制御する転写因子Kruppel-like factor (Klf1)の下流解析を介して同定された新規転写因子の機能解析から心筋細胞の脱分化誘導機構を明らかにすることを目的としている。
これまでにKlf1の更なる下流解析を行なった結果、申請時報告した転写因子以外にも新たな転写因子を同定すること出来た。この新たな転写因子はこれまでの物と比較して強力に心筋脱分化を誘導する。この転写因子の野生型および恒常的活性をゼブラフィッシュの心筋特異的に過剰発現させると心筋のほぼ全域に複数個の心筋細胞脱分化マーカーを発現誘導、サルコメア構造が減弱した事から、心筋細胞脱分化を強力に誘導可能にする分子であることを同定した。更にはこのような顕著な心筋細胞の脱分能と比較して、心筋細胞の増殖能においては乏しく、心筋細胞分裂や心臓の肥大等は誘導されないことが明らかになった。これによりこの転写因子は心筋脱分化に特異的な制御機構を有していることを見出した。
現在は標的の転写因子を心筋特異的に機能阻害する遺伝子改変系統(cKO)のゼブラフィッシュ作製を進めている。さらに先行して網羅的な遺伝子発現解析を用いて、心筋脱分化誘導時に特徴的な遺伝子発現プロファイルの変化を明らかにするための解析を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

標的因子の変更等により、本研究で最重要かつ時間を有するcKOゼブラフィッシュ作製に遅れが出たが、新たな作製法の検討により作製期間の短縮可能になり、現在は予定通りに進んでいる。cKOの作製に並行してトランスクリプトームおよびエピゲノム解析も順次行なっていく予定である為、順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今度は引き続き上記のcKO作製を行う予定。作製出来しだい機能解析を進めて標的転写因子の心筋再生における重要性を明らかにする。
その他の実験も計画書に沿って順次行なっていく予定である。

Causes of Carryover

計画の変更により本年度に行う予定だった高額な次世代シークエンスを用いた実験等を次年度に延期したため。