2022 Fiscal Year Research-status Report
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22K17785
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
林地 のぞみ 順天堂大学, 医学部, 特任助教 (80772433)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 高齢化 / 筋萎縮疾患 / サルコペニア / 糖鎖修飾 / Fucosyltransferase |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高齢社会において筋萎縮に伴う運動機能の低下は多くの要介護者を生む。また、高齢者に対する疫学調査により骨格筋量は健康寿命と正の相関にあり、骨格筋量を保つことがQuality Of Life: QOLの向上に重要であることが明らかとなった (BMJ 2008; BMJ 2012)。このことから、65歳以上の高齢者が四人に一人と超高齢社会を迎えた日本では、サルコペニアを代表する加齢性筋萎縮の予防が重要な課題となっている。
筋萎縮は筋タンパクの合成低下と分解亢進によりおこるが、加齢性筋萎縮の原因は廃用、内分泌異常、栄養不良、ガンなど多岐に渡るため病態の作用機序解明が困難であることが課題であった。そのため、現段階の治療や予防としては運動やリハビリ、栄養摂取による筋量の維持といった対処療法が一般的である。しかし、寝たきりなどになるとこれらリハビリ等が困難となるため従来の方法ではない新規の治療法の確立が急務である。
筋量糖鎖修飾は生体内で高頻度におこる翻訳後修飾であり、細胞外シグナルの伝達やタンパク質の安定化など生体に大きな影響を与える。研究代表者は、筋萎縮に関与する因子として、コアフコースという糖鎖構造を唯一作れる 糖鎖修飾酵素Fucosyltransferase 8 (Fut8)を見出した。本研究はFut8を足掛かりとし齢性筋萎縮を引き起こす分子機序の解明を目指す。将来的には、得られた結果を応用し筋萎縮の予防法の開発を行う。本研究成果により、加齢による骨格筋量の低下を予防・改善することが可能となれば、サルコペニアなどの筋委縮の新規の予防や治療法の確立に繋がることが期待される。
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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
Fut8が欠損した１年齢のマウスは背骨の彎曲、著しい体重の低下、歩行異常などのフェノタイプが現れる。当該マウスの骨格筋を調べたところ、著しい筋萎縮、組織では筋原線維の著明に構造が乱れ、中心核をもつ再生筋の偏在、など骨格筋に異常が現れるなど加齢骨格筋においてFut8が影響している可能性が示唆された。
次に、Fut8の発現と加齢について明らかとするために、80-85週齢の高齢マウスおよび110週齢以上の超高齢マウスの腓腹筋のFut8の遺伝子の発現を調べたところFut8の発現が1.2~1.5倍と微増ながら有意に上昇していた。しかし、筋萎縮といった現象が、この発現上昇が加齢骨格筋にネガティブに作用しているのか、発現の上昇が機能にプラスの影響を与えているのか不明である。そこで、類似した週齢のマウスの骨格筋におけるコアフコースが付加されたタンパク質量をAAL染色により明らかとした。すると、加齢とともにコアフコースが付加されたタンパク質は有意に低下することを確認した。以上のことから、加齢とFut8は加齢骨格筋に影響を与えることを明らかとした。
共同研究者である、東北医科薬科大学細胞制御教室顧教授よりFut8のfloxマウスの供与を受けACTA Creマウスと交配させ、骨格筋特異的Fut8欠損マウスの作製を試みている。しかし、得られたマウスの骨格筋の遺伝子を調べたところ切断効率が35％程度と低く実験には適さない。Fut8は分化成熟に関与しているため、Fut8が欠損した筋線維が今後は、他のCreマウスと交配させるなどの対応を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
加齢に対する注目度の高さから100週齢を超えた超高齢マウスの需要が高まり、もともと高価なマウスであったものが、出荷が半年以上先になるなど入手が困難となっている。今後、さらに入手が難しくなることが予想されるため何かしらの対策を講じなければならない。
Fut8の欠損マウスは１年齢までに死亡する。脊椎の彎曲や異常行動など様々な表現系が現れるが、１年齢でも骨格筋にも異常が認められる。また、切断効率の低いFut8の骨格筋特異的欠損マウスの骨格筋でも、１年齢で筋原線維構造の乱れや筋線維内に空胞が現れる。以上のことから、Fut8の機能を低下させると骨格筋の加齢で現れる現象が若年齢でも現れるのではないかと起草した。このことから、Fut8の機能を低下させ骨格筋に現れる表現型を組織と機能で評価することを予定する。
加齢筋線維ではTubular aggregateと呼ばれる筋小胞体由来の巨大な構造物が散逸される。Fut8の欠損骨格筋でTubular aggregateの存在を調べるために電子顕微鏡により観察を行う。同時に、サルコメア構造の乱れやミトコンドリアの状態も同時検討する。
骨格筋の再生には、組織幹細胞である筋衛星細胞が主要な役割を果たす。加齢筋衛星細胞は、増殖能および分化能が低下する事が知られている。そこで、加齢筋衛星細胞にFut8の機能を増強することで、増殖能および分化能が回復するかを検討する。具体的には、加齢マウスから筋衛星細胞を単離しMTTアッセイにより増殖能を、免疫化学染色とqRT-OCRにより筋分化を評価する。
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| Causes of Carryover |
加齢マウスは通常のマウスと異なり、供給量がかなり制限される。世界的な抗加齢への関心の高まりにより、80週齢以上のマウスの購入が困難となり予定していた実験に使用することが出来なかったため。次年度使用の研究費は、今後80週齢以上のマウスを購入することができればその購入費として使用する予定である。購入したマウスは、免疫化学染色やwestern blotting、運動機能の解析をおこなう。
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