オプトジェネティクス酸化ストレス誘導法による筋萎縮メカニズムの解明と治療薬探索

• 研究課題/領域番号: 18K06029
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分42040:実験動物学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 文規 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 特定助教 (10588263)
• 研究分担者: 瀬原 淳子 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 連携教授 (60209038)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018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: ゼブラフィッシュ / 骨格筋 / 筋萎縮 / 酸化ストレス / ミトコンドリア / オプトジェネティクス / zebrafish / ミトコンドリ / オプトジェネティスク

研究成果の概要

骨格筋における酸化ストレスが筋萎縮に繋がる過程および機構を解析することが本研究の目的であり、個体を用い複雑系を維持した状態で、骨格筋におけるミトコンドリア障害（ROS産生過多）が骨格筋にどのような影響を与えるかを調べ、そのことによって引き起こされる筋萎縮過程を解析することが必須である。
ゼブラフィッシュ個体を用いて上記の実験系の確立を試みたが、骨格筋のミトコンドリア特異的に光照射誘導よりROSを産生するタンパク質を発現するゼブラフィッシュ系統を樹立することができなかった。研究遂行のためには、発現制御をより厳密に操作可能な発現制御システムを導入し、再度ゼブラフィッシュ系統を樹立する必要がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

酸化ストレスによる骨格筋萎縮を生体内のミトコンドリア特異的なROS産生誘導により解析した研究はこれまでほとんどなく、さらにROS産生の誘導方法として光照射を用い、実験対象動物としてゼブラフィッシュを用いたものはない。
新たな骨格筋萎縮機構の解明に貢献するだけでなく、高効率な治療薬スクリーニングなどへの流用も可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Transient and lineage-restricted requirement of Ebf3 for sternum ossification. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuriki M, Sato F, Arai HN, Sogabe M, Kaneko M, Kiyonari H, Kawakami K, Yoshimoto Y, Shukunami C, Sehara-Fujisawa A.
  • 雑誌名: Development 巻: 147 号: 9
  • DOI: 10.1242/dev.186239
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PDH-mediated metabolic flow is critical for skeletal muscle stem cell differentiation and myotube formation during regeneration in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Hori Shimpei、Hiramuki Yosuke、Nishimura Daigo、Sato Fuminori、Sehara-Fujisawa Atsuko
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: - 号: 7 ページ: 8094-8109
  • DOI: 10.1096/fj.201802479r
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metalloprotease-Dependent Attenuation of BMP Signaling Restricts Cardiac Neural Crest Cell Fate. (2019)
  • 著者名/発表者名: Arai HN, Sato F, Yamamoto T, Woltjen K, Kiyonari H, Yoshimoto Y, Shukunami C, Akiyama H, Kist R, Sehara-Fujisawa A.
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 29 号: 3 ページ: 603-616
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.09.019
  • NAID: 120006731597
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 人工重力発生装置を用いたゼブラフィッシュ宇宙滞在実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤文規, Choi Minyong, 王梓, 今村聖実, 堀内映美, 呉泉, 藤田生水, 内田智子, 加藤充康, 谷垣文章, 東端晃, 村谷匡史, 小林純也, 高橋昭久, 菅野純夫, 松崎文雄, 鈴木穣, 川上浩一, 瀬原淳子
  • 学会等名: 宇宙生物科学会第32回大会
• [学会発表] ゼブラフィッシュ宇宙滞在実験から微小重力の骨格筋への影響とそのメカニズムを探る (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤文規, Choi Minyong, 王梓, 今村聖実, 堀内映美, 呉泉, 藤田生水, 内田智子, 加藤充康, 谷垣文章, 東端晃, 村谷匡史, 小林純也, 高橋昭久, 菅野純夫, 松崎文雄, 鈴木穣, 川上浩一, 瀬原淳子
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Study on gravity-dependent skeletal muscle maintenance mechanisms using Zebrafish, aquatic organisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Sato, Minyong Choi, Zi Wang, Kiyomi Imamura, Terumi Horiuchi, Wu Quan, Ikumi Fujita, Satoko Uchida, Mitsuyasu Kato, Fumiaki Tanigaki, Akira Higashibata, Masafumi Muratani, Junya Kobayashi, Akihisa Takahashi, Sumio Sugano, Fumio Matsuzaki, Yutaka Suzuki, Koichi Kawakami, Atsuko Sehara-Fujisawa
  • 学会等名: 2018 ASCB | EMBO Annual Meeting
  • 国際学会