筋萎縮、筋繊維化、脂肪化病態を制御するTGF-βファミリーの解析

• 研究課題/領域番号: 16K08599
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 藤田医科大学
• 研究代表者: 土田 邦博 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 教授 (30281091)
• 研究分担者: 常陸 圭介 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 助教 (10508469) ; 中谷 直史 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 助教 (00421264)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 筋萎縮 / 筋分化制御 / 異所性脂肪 / TGF-βファミリー / マイオジェニン / 長鎖非翻訳RNA / 間葉系幹細胞 / ドラッグリポジショニング / 非翻訳RNA / BMP / 筋肥大 / 薬剤スクリーニング / 加齢性筋萎縮 / 悪液質 / 非翻訳核酸 / 脂肪化 / 異所性骨化 / 薬剤探索 / TGF-β / 筋分化 / 質量分析 / サルコペニア筋萎縮 / 筋分化制御因子 / 次世代型網羅的解析 / TGF-β ファミリー

研究成果の概要

マイオジェニンと共に発現誘導されるマイオジェニンのプロモーター由来の長鎖非翻訳RNAを発見した。TGF-β刺激での発現制御が確認された。RNAトラップ法と質量分析装置解析を駆使して、会合分子としてDEAD boxタンパク質を同定し、マイオジェニンの活性化機構を明らかにした。核酸阻害で筋萎縮緩和効果を証明した。RNA-seq法を用いて、筋萎縮阻害効果を有するBMP/GDF ファミリーの発現誘導を示した。ヒト骨格筋由来間葉系幹細胞の培養系でドラッグリポジショニングの手法でスクリーニングし、脂肪化抑制薬と骨化抑制薬を同定した。飲水投与で効果が確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨格筋は、生体最重量組織であるが、病態では、筋萎縮、異性脂肪化、骨化が見られ、生活の質の低下につながる。超高齢化社会を迎えた本邦では、サルコペニアが重要な疾患概念として認知されている。マイオジェニンは、胎生期の骨格筋で発現され筋形成を担うが、神経損傷時にも発現誘導される重要な転写因子である。本研究の成果から、新規長鎖非翻訳RNAによるマイオジェニンの新たな制御機構が明らかとなり、筋萎縮緩和に応用可能であることが解析され、社会的な意義は大きい。独自に開発した培養系による既存薬のスクリーニングで、異性脂肪化と骨化抑制役候補を見出し、生体でも効果があることを示したことは波及効果が大きい。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] Kohat Univ of Science and Technology(パキスタン)
• [国際共同研究] Max Planck Institute of Biochemistry(ドイツ)
• [国際共同研究] Kohat University(パキスタン)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(Germany)
• [雑誌論文] Myogenin promoter-associated lncRNA Myoparr is essential for myogenic differentiation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitachi K, Nakatani M, Takasaki A, Ouchi Y, Uezumi A, Ageta H, Inagaki H, Kurahashi H, Tsuchida K.
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 20 号: 3 ページ: 47468-47468
  • DOI: 10.15252/embr.201847468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of clinical outcomes of pancreatic cancer patients using circulating nucleic acids. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida K.
  • 雑誌名: Translational Gastroenterol. Hepatology 巻: 4 ページ: 2-2
  • DOI: 10.21037/tgh.2018.12.09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic Analysis of the Effect of Inorganic and Organic Chemicals on Silver Nanoparticles in Wheat (2019)
  • 著者名/発表者名: Jhanzab Hafiz、Razzaq Abdul、Bibi Yamin、Yasmeen Farhat、Yamaguchi Hisateru、Hitachi Keisuke、Tsuchida Kunihiro、Komatsu Setsuko
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 4 ページ: 825-825
  • DOI: 10.3390/ijms20040825
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vangl2 interaction plays a role in the proteasomal degradation of Prickle2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka Tadahiro、Furuse Mikio、Ohtsuka Toshihisa、Tsuchida Kunihiro、Kishi Masashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 2912-2912
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39642-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular Responses of Maize Shoot to a Plant Derived Smoke Solution (2019)
  • 著者名/発表者名: Aslam Muhammad、Rehman Shafiq、Khatoon Amana、Jamil Muhammad、Yamaguchi Hisateru、Hitachi Keisuke、Tsuchida Kunihiro、Li Xinyue、Sunohara Yukari、Matsumoto Hiroshi、Komatsu Setsuko
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 6 ページ: 1319-1319
  • DOI: 10.3390/ijms20061319
  • NAID: 120007133657
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long Non-Coding RNA Myoparr Regulates GDF5 Expression in Denervated Mouse Skeletal Muscle. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitachi K, Nakatani M, Tsuchida K.
  • 雑誌名: Noncoding RNA 巻: 5 号: 2 ページ: 33-33
  • DOI: 10.3390/ncrna5020033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduced expression of calcitonin receptor is closely associated with age‐related loss of the muscle stem cell pool. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikemoto-Uezumi M et al.,
  • 雑誌名: J. Cachexia, Sarcopenia and Muscle 巻: 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic analysis of the effect of plant-derived smoke on soybean during recovery from flooding stress (2018)
  • 著者名/発表者名: Li X, Hitachi K, Tsuchida K, Komatsu S. et al.,
  • 雑誌名: J. Proteomics 巻: 181 ページ: 238-248
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2018.04.031
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Therapeutic strategies against muscular dystrophy and related atrophic disorders (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida Kunihiro、Nakatani Masashi、Hitachi Keisuke
  • 雑誌名: Journal of Translational Science 巻: 5 号: 5 ページ: 1-3
  • DOI: 10.15761/jts.1000275
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] UBL3 modification influences protein sorting to small extracellular vesicles. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ageta H, Ageta-Ishihara N, Hitachi K, Karayel O, Onouchi T, Yamaguchi H, Kahyo T, Hatanaka K, Ikegami K, Yoshioka Y, Nakamura K, Kosaka N, Nakatani M, Uezumi A, Ide T, Tsutsumi Y, Sugimura H, Kinoshita M, Ochiya T, Mann M, Setou M, Tsuchida K.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 3936-3936
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06197-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Promethazine hydrochloride inhibits ectopic fat cell formation in skeletal musce. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasai T, Tsuchida, K. et al.,
  • 雑誌名: Am. J. Pathol. 巻: 187 号: 12 ページ: 2627-2634
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2017.08.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mung bean (Vigna radiata (L.)) coat extract modulates macrophage functions to enhance antigen presentation: a proteomic study. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hashiguchi A, Hitachi K, Tsuchida K, Komatsu S. et al.,
  • 雑誌名: J. Proteomics 巻: 161 ページ: 26-37
  • DOI: 10.1016/j.jprot.2017.03.025
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Notch ligands regulate the muscle stem-like state ex vivo but are not sufficient for retaining regenerative capacity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Fukuda S, Tsuchida K. et al.,
  • 雑誌名: PloSONE 巻: 12 号: 5 ページ: e0177516-e0177516
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0177516
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A comprehensive proteomics analysis of blood sera from patients of osteoarthritis-comparative study before and after total joint replacement surgery (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura C, Ageta H, Tsuchida K, Yamada H, et al.,
  • 雑誌名: J. Orthop. Res. Therapy 巻: 4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Overexpression of bone morphogenetic protein-3b (BMP-3b) in adipose tissues protects against high-fat diet-induced obesity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hino J, Nakatani M, Arai Y, Tsuchida K, Shirai M, Miyazato M, Kangawa K
  • 雑誌名: Int J Obes 巻: 41 号: 4 ページ: 483-488
  • DOI: 10.1038/ijo.2017.15
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A comprehensive proteomics analysis of blood sera from patients of osteoarthritis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kimura C et al.,
  • 雑誌名: J. Orthop. Ther. 巻: 7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myostatin-deficiency in mice increases global gene expression at the Dlk1-Dio3 locus in the skeletal muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitachi K and Tsuchida K
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 号: 4 ページ: 5943-5953
  • DOI: 10.18632/oncotarget.13966
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell-surface protein profiling identifies distinctive markers of progenitor cells in human skeletal muscle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Uezumi A, Nakatani M, Ikemoto-Uezumi M, Yamamoto N, Morita M, Yamaguchi A, Yamada H, Kasai T, Masuda S, Narita A, Miyagoe-Suzuki Y, Takeda S, Fukada S, Nishino I, Tsuchida K.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports. 巻: 7 号: 2 ページ: 263-278
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.07.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The role of myostatin and related factors in muscle hypertrophy and atrophy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida et al.,
  • 雑誌名: Nova Science publishers 巻: 1 ページ: 1-14
  • 査読あり
• [学会発表] 新規翻訳後修飾因子UBL3によるエクソソームへのタンパク質輸機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田洋司、土田邦博 他
  • 学会等名: 10th日本 RNAi研究会(JARI)・5 th 日本細胞外小胞学会(JSEV)
• [学会発表] ヒト骨格筋由来細胞を用いた分子スクリーニング (2018)
  • 著者名/発表者名: 中谷直史、土田邦博
  • 学会等名: 第３９回日本肥満学会
• [学会発表] Characterization of Small Extracellular Vesicles, Exosomes, as a Novel Drug Delivery Vehicle for Proteins. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuchida K.
  • 学会等名: BIT’s 8th Annual World Congress of Molecular & Cell Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Promoter-associated long non-coding RNA, Myoparr, is a novel regulator of skeletal muscle cell differentiation and skeletal muscle atrophy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hitachi H, Tsuchida K.
  • 学会等名: RNA Biology CSH Asia
  • 国際学会
• [学会発表] Promethazine hydrochloride inhibits ectopic fat formation in skeletal muscle (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasai T, Uezumi A, Nakatani M, Ohno K, Tsuchida K et al.,
  • 学会等名: ORS (Orthopaedic Research Society) 2017 Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2017-03-19
  • 国際学会
• [学会発表] Promethazine hydrochlorideは骨格筋の脂肪化を抑制する (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠井健広, 上住聡芳, 土田邦博 他
  • 学会等名: 第16回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] サルコペニアの治療法開発の現状 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土田邦博
  • 学会等名: 第３８回日本肥満学会
  • 招待講演
• [学会発表] 人工関節置換術の前後に変動する血中マーカーについての研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村稚佳子、上田洋司、土田邦博 他
  • 学会等名: 第３２回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] Characterization of Small Extracellular Vesicles, Exosomes, as a Vehicle for Delivery of Specific Proteins. (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Tsuchida
  • 学会等名: IDDST-Japan 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] RNA結合タンパク質を介した新規lncRNAによる骨格筋細胞の分化制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 常陸圭介, 土田邦博 他
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会 (MBSJ2016)
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] プロメタジンは骨格筋異所性骨化を抑制する (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠井健広,上住聡芳,土田邦博 他
  • 学会等名: 第４回筋学会
  • 発表場所: ウィンクあいち（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-14
• [学会発表] Myogenin遺伝子のプロモーター領域に由来する新規lncRNA,であるMyog pancRNAは、ホストであるmyogenin遺伝子の活性化に必要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 常陸圭介, 土田邦博 他
  • 学会等名: 第４回筋学会
  • 発表場所: ウィンクあいち（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-14
• [学会発表] 変形性関節症の新規バイオマーカー解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒岩宇, 土田邦博, 山田治基 他
  • 学会等名: 第31回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-10-13
• [学会発表] BMP-3b過剰発現マウスの脂肪肝抑制作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 日野純, 中谷直史, 土田邦博 他
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] 新規翻訳後修飾因子UBL3は、エクソソームへのタンパク輸送を制御する (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田洋司, 土田邦博 他
  • 学会等名: 第８回日本RNAi研究会・第３回日本細胞外小胞学会
  • 発表場所: グランドプリンスホテル広島（広島県広島市）
  • 年月日: 2016-08-31
• [図書] 日本臨牀増刊号5 老年医学（上）基礎・臨床研究の最新動向 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土田邦博, 中谷直史, 常陸圭介
  • 総ページ数: 723
  • 出版者: 日本臨牀社
• [図書] 日本臨床「老年医学（上）ー 基礎・臨床研究の動向 ー」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土田邦博、常陸圭介、中谷直史
  • 出版者: 日本臨牀社
• [図書] 日本臨床 特集 老化制御と疾患 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土田邦博
  • 総ページ数: 1596
  • 出版者: 日本臨床社
• [図書] Loco Cure (2016)
  • 著者名/発表者名: 土田邦博
  • 総ページ数: 95
  • 出版者: 先端医学社
• [備考] 藤田医科大学総合医科学研究所難病治療学研究部門
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/ICMS/research_category/res04/index.html
• [備考] 藤田保健衛生大学総合医科学研究所難病治療学研究部門
  • URL: http://info.fujita-hu.ac.jp/~nanbyou/
• [備考] 藤田保健衛生大学総合医科学研究所
  • URL: http://info.fujita-hu.ac.jp/~nanbyou/