筋衛星細胞の未分化性維持メカニズムの解明と筋ジストロフィー治療への応用

• 研究課題/領域番号: 18K07082
• 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49030:実験病理学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 林 晋一郎 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第一部, 室長 (10732381)
• 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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 骨格筋 / 筋幹細胞 / 筋ジストロフィー / 筋衛星細胞 / 分化 / 未分化 / 幹細胞

研究成果の概要

本研究では筋衛星細胞における新規の未分化維持機構を明らかにすることを目的とした。レチノイン酸受容体およびレチノイド受容体アゴニストの筋分化能に対する効果を検討した結果、レチノイン酸受容体アゴニストで高い分化抑制効果が見られた。次に、培養に用いる細胞外基質について検討した結果、ラミニンフラグメントが最も優れた分化抑制効果を持ち、レチノイン酸と共に培養することで相乗的に分化抑制効果をもたらすことが明らかとなった。また、ヒト筋衛星細胞においても本培養法で分化を抑制しうること、さらに培養した筋衛星細胞を免疫不全-mdxマウスに移植するとより効率よく筋再生に寄与することが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

筋ジストロフィーの根治療法として骨格筋幹細胞である筋衛星細胞を移植する方法が挙げられるが、生体外で筋衛星細胞の未分化な状態を保持したまま培養することが難しく、移植に十分な数の筋衛星細胞を得られないことが課題となっている。本研究成果によって、これまでは困難であった骨格筋の幹細胞を生体外で未分化な状態のまま維持・増産できる事が可能となった。今後、レチノイン酸による筋分化抑制機構の分子メカニズムを明らかにすることによって細胞移植治療の発展に貢献できると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Deficiency and overexpression of Rtl1 in the mouse cause distinct muscle abnormalities related to the Temple and Kagami-Ogata syndromes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitazawa M, Hayashi S, Imamura H, Takeda S, Oishi Y, Kaneko-Ishino T, Ishino F
  • 雑誌名: Development 巻: 147 号: 21 ページ: 147-147
  • DOI: 10.1242/dev.185918
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathologic Features of Anti-Mi-2 Dermatomyositis (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanboon Jantima、Inoue Michio、Hirakawa Shinya、Tachimori Hisateru、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Suzuki Shigeaki、Okiyama Naoko、Fujimoto Manabu、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Neurology 巻: 96 号: 3
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000011269
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CGG expansion in NOTCH2NLC is associated with oculopharyngodistal myopathy with neurological manifestations (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Iida A, Kumutpongpanich T, Ozaki A, Oya Y, Konishi H, Nakamura A, Abe R, Takai H, Hanajima R, Doi H, Tanaka F, Nakamura H, Nonaka I, Wang Z, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I.
  • 雑誌名: Acta Neuropathol Commun 巻: 8 号: 1 ページ: 204-204
  • DOI: 10.1186/s40478-020-01084-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ADSSL1 myopathy is the most common nemaline myopathy in Japan with variable clinical features (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito Yoshihiko、Nishikawa Atsuko、Iida Aritoshi、Mori-Yoshimura Madoka、Oya Yasushi、Ishiyama Akihiko、Komaki Hirofumi、Nakamura Seigo、Fujikawa Susumu、Kanda Takashi、Yamadera Misaki、Sakiyama Hiroshi、Hayashi Shinichiro、Nonaka Ikuya、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Neurology 巻: 95 号: 11
  • DOI: 10.1212/wnl.0000000000010237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two Japanese LGMDR25 patients with a biallelic recurrent nonsense variant of BVES (2020)
  • 著者名/発表者名: Indrawati Luh Ari、Iida Aritoshi、Tanaka Yuzo、Honma Yutaka、Mizoguchi Koichi、Yamaguchi Tomohisa、Ikawa Masamichi、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Neuromuscular Disorders 巻: 30 号: 8 ページ: 674-679
  • DOI: 10.1016/j.nmd.2020.06.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association of Dermatomyositis Sine Dermatitis With Anti-Nuclear Matrix Protein 2 Autoantibodies (2020)
  • 著者名/発表者名: Michio Inoue, Kazumoto Shibuya (11th) et al.
  • 雑誌名: JAMA Neurology 巻: 77 号: 7 ページ: 872-872
  • DOI: 10.1001/jamaneurol.2020.0673
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of the Core Formation Process in Congenital Neuromuscular Disease With Uniform Type 1 Fiber and Central Core Disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara Masashi、Ogawa Megumu、Nonaka Ikuya、Hayashi Shinichiro、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Journal of Neuropathology & Experimental Neurology 巻: 79 号: 12 ページ: 1370-1375
  • DOI: 10.1093/jnen/nlaa104
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exon skipping induced by nonsense/frameshift mutations in DMD gene results in Becker muscular dystrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Okubo Mariko、Noguchi Satoru、Hayashi Shinichiro、Nakamura Harumasa、Komaki Hirofumi、Matsuo Masafumi、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Human Genetics 巻: 139 号: 2 ページ: 247-255
  • DOI: 10.1007/s00439-019-02107-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] PAX3 Confers Functional Heterogeneity in Skeletal Muscle Stem Cell Responses to Environmental Stress (2019)
  • 著者名/発表者名: Der Vartanian Audrey、Qu?tin Marie、Michineau St?phanie、Aurad? Fr?d?ric、Hayashi Shinichiro、Dubois Christelle、Rocancourt Didier、Drayton-Libotte Bernadette、Szegedi Anik?、Buckingham Margaret、Conway Simon J.、Gervais Marianne、Relaix Fr?d?ric
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 24 号: 6 ページ: 958-973.e9
  • DOI: 10.1016/j.stem.2019.03.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] COX6A2 Variants Cause a Muscle-Specific Cytochrome C Oxidase Deficiency (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue Michio、Uchino Shumpei、Iida Aritoshi、Noguchi Satoru、Hayashi Shinichiro、Takahashi Tsutomu、Fujii Katsunori、Komaki Hirofumi、Takeshita Eri、Nonaka Ikuya、Okada Yukinori、Yoshizawa Takuya、Van Lommel Leentje、Schuit Frans、Goto Yu‐ichi、Mimaki Masakazu、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 86 号: 2 ページ: 193-202
  • DOI: 10.1002/ana.25517
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three novel MTM1 pathogenic variants identified in Japanese patients with X‐linked myotubular myopathy (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Atsuko、Iida Aritoshi、Hayashi Shinichiro、Okubo Mariko、Oya Yasushi、Yamanaka Gaku、Takahashi Ikuko、Nonaka Ikuya、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Molecular Genetics & Genomic Medicine 巻: 7 号: 5
  • DOI: 10.1002/mgg3.621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three novel recessive DYSF mutations identified in three patients with muscular dystrophy, limb-girdle, type 2B. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okubo M, Iida A, Hayashi S, Mori-Yoshimura M, Oya Y, Watanabe A, Arahata H, El Sherif R, Noguchi S, Nishino I.
  • 雑誌名: Journal of the Neurological Sciences 巻: 395 ページ: 169-171
  • DOI: 10.1016/j.jns.2018.10.015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A novel LMNA mutation identified in a Japanese patient with LMNA-associated congenital muscular dystrophy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama A, Iida A, Hayashi S, Komaki H, Sasaki M, Nonaka I, Noguchi S, Nishino I.
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 5 号: 1 ページ: 19-19
  • DOI: 10.1038/s41439-018-0018-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two novel VCP missense variants identified in Japanese patients with multisystem proteinopathy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Iida A, Hayashi S, Mori-Yoshimura M, Nagaoka A, Yoshimura S, Shiraishi H, Tsujino A, Takahashi Y, Nonaka I, Hayashi YK, Noguchi S, Nishino I.
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 5 号: 1 ページ: 9-9
  • DOI: 10.1038/s41439-018-0009-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Myopathy in scleroderma/systemic sclerosis patients: From a histopathological point of view. (2020)
  • 著者名/発表者名: Chen Y, Inoue M, Ogasawara M, Saito Y, Indrawati L, Tanboon J, Kumutpongpanich T, Okubo M, Yoshioka W, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Congenital neuromuscular disease with uniform type 1 fiber due to RYR1 mutation is a de facto core myopathy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Ogawa M, Nonaka I, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Generation and characterization of Pax7-HA knock-in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Inoue Y, Kosako H, Inoue T, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Screening for Pompe disease using muscle section in Japan. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Nakamura K, Fukuda T, Sugie H, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] A dominant variant in DNAJB4 causes a myofibrillar myopathy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Iida A, Watanabe K, Hosoi Y, Miyajima H, Hayashi S, Inoue Y, Inoue T, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 25th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] RYR1遺伝子異常によるCongenital neuromuscular disease with uniform type1 fiberは事実上のコアミオパチーである (2020)
  • 著者名/発表者名: 小笠原真志，小川 恵，埜中征哉，林晋一郎，野口 悟，西野一三
  • 学会等名: 第6回日本筋学会学術集会
• [学会発表] 本邦における骨格筋切片を用いたポンペ病スクリーニング (2020)
  • 著者名/発表者名: 斎藤良彦，中村公俊，福田冬季子，杉江秀夫，林晋一郎，野口 悟，西野一三
  • 学会等名: 第6回日本筋学会学術集会
• [学会発表] Recessive variant of POPDC3 causes a nuclear envelopathy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Indrawati LA, Mitsuhashi H, Iida A, Mori-Yoshimmura M, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 第6回日本筋学会学術集会
• [学会発表] RNA-seqを用いたジストロフィン遺伝子解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大久保真理子，野口 悟，林晋一郎，小牧宏文，齋藤伸治，西野一三
  • 学会等名: 第6回日本筋学会学術集会
• [学会発表] Pathogenesis of congenital neuromuscular disease with uniform type 1 fiber and central core disease. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Ogawa M, Hayashi S, Nonaka I, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 第62回日本小児神経学会学術集会
• [学会発表] 筋発生・再生過程における骨格筋細胞の分化制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 晋一郎
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨格筋の再生・発生過程における筋細胞の分化制御メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 晋一郎
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic diagnosis in large Japanese cohort using targeted re-sequencing system (2019)
  • 著者名/発表者名: Okubo M, Iida A, Inoue M, Saito Y, Ogasawara M, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] ADSSL1 myopathy is a fatigability disease presenting both nemaline bodies and lipid droplets in skeletal muscles-a study of 57 Japanese cases (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Noguchi S, Nishikawa A, Hayashi S, Iida A, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] ETS1 facilitates muscle satellite cell proliferation and stemness perpetuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kumutpongpanich T, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Two murine models for tubular aggregate myopathy with mutations in Stim1 and Orai1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Ogawa M, Endo Y, Lee J, Inoue Y, Inoue T, Nishino I, Noguchi S
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Mutation-specific therapy for X-linked myotubular myopathy (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Noguchi S, Kumutpongpanich T, Iida A, Okubo M, Matsuo M, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Infantile-onset lipid storage myopathy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Indrawati LA, Noguchi S, Tanboon J, Ogasawara M, Saito Y, Kumutpongpanich T, Inoue M, Okubo M, Fukuda T, Sugie H, Goto Y, Iida A, Hayashi S, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたデュシェンヌ/ベッカー型筋ジストロフィーの遺伝学的解析（続報） (2019)
  • 著者名/発表者名: 大久保真理子，野口 悟，飯田有俊，林 晋一郎，西野一三
  • 学会等名: 第64回日本人類遺伝学会
• [学会発表] COX6A2変異は横紋筋特異的なチトクロームc酸化酵素欠損症を引き起こす (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上道雄，内野俊平，飯田有俊，野口 悟，林 晋一郎，高橋 努，藤井克則，小牧宏文，竹下絵里，埜中征哉，岡田随象，吉澤拓也，Van Lommel L, Schuit F, 後藤雄一，三牧正和，西野一三
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] GNEミオパチーp.D207V変異は軽症型変異であり、ホモ接合体では極めて稀にしか発症しない (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡和香子，飯田有俊，岡田随象，大矢 寧，大久保真理子，小川 恵，松田文彦，日笠幸一郎，森 まどか，中村治雅，林 晋一郎，野口 悟，西野一三
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] ETS1 regulates muscle stem cell proliferation and stemness perpetuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kumutpongpanich T, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] Establishment of a long-term culture system for Muscle stem cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S.
  • 学会等名: 5th Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society World Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Klf5 has essential roles in myoblast differentiation and survival during fetal muscle development. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Oishi Y, Manabe I, Nishino I.
  • 学会等名: 23rd INTERNATIONAL CONGRESS OF THE WORLD MUSCLE SOCIETY
  • 国際学会
• [学会発表] Nonsense mutation induced exon skipping in Becker muscular dystrophy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okubo M, Noguchi S, Hayashi S, Matsuo M, Nishino I.
  • 学会等名: 23rd INTERNATIONAL CONGRESS OF THE WORLD MUSCLE SOCIETY
  • 国際学会
• [学会発表] Novel deep intronic mutations in MTM1 in X-linked myotubular myopathy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kumutpongpanich T, Hayashi S, Iida A, Okubo M, Matsuo M, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 23rd INTERNATIONAL CONGRESS OF THE WORLD MUSCLE SOCIETY
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of muscle stem cell function during murine fetal development. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Manabe I, Oishi Y, Nishino I.
  • 学会等名: 11th Japanese-French Workshop “New insights in personalized medicine for neuromuscular diseases: From Basic to Applied Myology”
  • 国際学会
• [学会発表] Frequency of c.620A>T homozygotes is extremely low in Japanese GNE myopathy patients: What is determining the pathogenicity? (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka W, Okubo M, Ogawa M, Matsuda F, Higasa K, Mori-Yoshimura M, Oya Y, Kimura E, Nakamura H, Hayashi S, Iida A, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 11th Japanese-French Workshop “New insights in personalized medicine for neuromuscular diseases: From Basic to Applied Myology”
  • 国際学会
• [学会発表] Comprehensive analysis in Japan: Nonsense mutation induced exon skipping in Becker muscular dystrophy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okubo M, Noguchi S, Hayashi S, Nishino I.
  • 学会等名: 11th Japanese-French Workshop “New insights in personalized medicine for neuromuscular diseases: From Basic to Applied Myology”
  • 国際学会
• [学会発表] Klf5 regulates myoblast differentiation and apoptosis during fetal muscle development. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S.
  • 学会等名: 第6回若手による骨格筋細胞研究会
• [学会発表] Klf5による骨格筋発生の制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林晋一郎，大石由美子，真鍋一郎，西野一三
  • 学会等名: 日本筋学会第4回学術集会
• [図書] 超高齢社会に挑む骨格筋のメディカルサイエンス (2018)
  • 著者名/発表者名: 武田 伸一, 林晋一郎, 他
  • 総ページ数: 230
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758103701