サルコペニアの一次的な原因としての神経筋接合部信号伝達障害の病態機構解明

• 研究課題/領域番号: 19K22802
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 大野 欽司 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (80397455)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: サルコペニア / 廃用性筋萎縮 / 神経筋接合部 / リボタグマウス / 遺伝子発現プロファイル / 神経筋信号伝達障害

研究開始時の研究の概要

サルコペニアと廃用性筋萎縮における神経筋接合部(NMJ)信号伝達障害が一次的な原因として注目されている。サルコペニアモデルマウスの脊髄運動神経細胞とNMJ筋終板(endplate)において、RiboTag mouseを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリング解析とSPPLAT法によるproximity proteomics解析を行い、サルコペニアの原因に関わるSMN分子・endplate分子を同定し、CRISPR/Cas9によるノックアウトiPS細胞・ノックアウトマウスの解析により、サルコペニアにおけるNMJ病態を明らかにし新規治療法開発につなげる。

研究成果の概要

神経筋接合部(NMJ)信号伝達障害は、サルコペニアと廃用性筋萎縮を含む筋萎縮病態の一次的な原因である可能性が近年指摘されている。サルコペニアの起因となり得るNMJ遺伝子発現異常を探る目的で細胞特異的なリボゾームタンパクRPL22へのHAタグの付加を可能にするリボタグマウスを用いた網羅的遺伝子発現プロファイリング解析を行った。NMJ筋終板の網羅的な解析により従来神経筋接合部における役割が知られてこなかったホスファチジルイノシトール信号経路と細胞外マトリックスタンパク質受容体がNMJ筋終板に高く発現することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サルコペニアは世界で男女とも10%の有病率と推定されており高齢者のフレイルの最大要因となっている。しかし、サルコペニアは対症療法以外の薬物療法が存在しない「一般的な病気（common disease）」の代表疾患になっている。近年、サルコペニアに認められる神経筋接合部信号伝達障害はサルコペニアに伴う二次的な現象ではなくサルコペニアの一次的な原因の可能性が指摘されてきた。サルコペニアにともなう神経筋接合部の信号伝達障害の病態を明らかにすることによりサルコペニアの新規治療法開発につながることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Screening of signaling pathways for agrin-induced AChR clustering in C2C12 myotubes (2022)
  • 著者名/発表者名: Noto K, Ohkawara B, Ishii H, Ito M, Masuda A, Hirata H, Ohno K.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promethazine downregulates Wnt/β-catenin signaling and increases biomechanical forces of injured Achilles tendon in early stage of healing (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi T, Miyamoto K, Ohkawara B, Kisimoto Y, Ishizuka S, Hiraiwa H, Imagama S, Ishiguro N, Ohno K.
  • 雑誌名: Am J Sport Med 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Meclozine Attenuates the MARK Pathway in Mammalian Chondrocytes and Ameliorates FGF2-Induced Bone Hyperossification in Larval Zebrafish (2022)
  • 著者名/発表者名: Takemoto Genta、Matsushita Masaki、Okamoto Takaaki、Ito Toshinari、Matsuura Yuki、Takashima Chieko、Chen-Yoshikawa Toyofumi Fengshi、Ebi Hiromichi、Imagama Shiro、Kitoh Hiroshi、Ohno Kinji、Hosono Yasuyuki
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 694018-694018
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.694018
  • NAID: 120007190703
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Meclozine ameliorates skeletal muscle pathology and increases muscle forces in mdx mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Yusuke、Hida Tetsuro、Ohkawara Bisei、Matsushita Masaki、Kobayashi Takeshi、Ishizuka Shinya、Hiraiwa Hideki、Tanaka Satoshi、Tsushima Mikito、Nakashima Hiroaki、Ito Kenyu、Imagama Shiro、Ito Mikako、Masuda Akio、Ishiguro Naoki、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 592 ページ: 87-92
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.01.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Possible Repositioning of an Oral Anti-Osteoporotic Drug, Ipriflavone, for Treatment of Inflammatory Arthritis via Inhibitory Activity of KIAA1199, a Novel Potent Hyaluronidase (2022)
  • 著者名/発表者名: Koike Hiroshi、Nishida Yoshihiro、Shinomura Tamayuki、Ohkawara Bisei、Ohno Kinji、Zhuo Lisheng、Kimata Koji、Ushida Takahiro、Imagama Shiro
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 号: 8 ページ: 4089-4089
  • DOI: 10.3390/ijms23084089
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extremely low-frequency pulses of faint magnetic field induce mitophagy to rejuvenate mitochondria (2022)
  • 著者名/発表者名: Toda T, Ito M Takeda J, Masuda A, Mino H, Hattori N, Mohri K, Ohno K
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of salbutamol monotherapy in slow‐channel congenital myasthenic syndrome caused by a novel mutation in CHRND (2021)
  • 著者名/発表者名: Tawara Nozomu、Yamashita Satoshi、Takamatsu Koutaro、Yamasaki Yoshimune、Mukaino Akihiro、Nakane Shunya、Farshadyeganeh Paniz、Ohno Kinji、Ando Yukio
  • 雑誌名: Muscle & Nerve 巻: 63 号: 4
  • DOI: 10.1002/mus.27166
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Zonisamide upregulates neuregulin-1 expression and enhances acetylcholine receptor clustering at the in vitro neuromuscular junction (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Taro、Ohkawara Bisei、Bushra Samira、Kanbara Shunsuke、Nakashima Hiroaki、Koshimizu Hiroyuki、Tomita Hiroyuki、Ito Mikako、Masuda Akio、Ishiguro Naoki、Imagama Shiro、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 195 ページ: 108637-108637
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2021.108637
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] IntSplice2: Prediction of the Splicing Effects of Intronic Single-Nucleotide Variants Using LightGBM Modeling (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeda Jun-ichi、Fukami Sae、Tamura Akira、Shibata Akihide、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 12 ページ: 701076-701076
  • DOI: 10.3389/fgene.2021.701076
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulated splicing of large exons is linked to phase‐separation of vertebrate transcription factors (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawachi Toshihiko、Masuda Akio、Yamashita Yoshihiro、Takeda Jun‐ichi、Ohkawara Bisei、Ito Mikako、Ohno Kinji
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 40 号: 22
  • DOI: 10.15252/embj.2020107485
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Secreted Signaling Molecules at the Neuromuscular Junction in Physiology and Pathology (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohkawara Bisei、Ito Mikako、Ohno Kinji
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 5 ページ: 2455-2455
  • DOI: 10.3390/ijms22052455
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hierarchical non-negative matrix factorization using clinical information for microbial communities (2021)
  • 著者名/発表者名: Abe Ko、Hirayama Masaaki、Ohno Kinji、Shimamura Teppei
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 22 号: 1 ページ: 104-104
  • DOI: 10.1186/s12864-021-07401-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Desloratadine inhibits heterotopic ossification by suppression of BMP2‐Smad1/5/8 signaling (2020)
  • 著者名/発表者名: Kusano Taiki、Nakatani Masashi、Ishiguro Naoki、Ohno Kinji、Yamamoto Naoki、Morita Mitsuhiro、Yamada Harumoto、Uezumi Akiyoshi、Tsuchida Kunihiro
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Research 巻: in press 号: 6 ページ: 11-11
  • DOI: 10.1002/jor.24625
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] tRIP-seq Reveals Repression of Premature Polyadenylation by Co-Transcriptional FUS-U1 snRNP Assembly (2020)
  • 著者名/発表者名: Akio Masuda, Toshihiko Kawachi, Jun-Ichi Takeda, Bisei Ohkawara, Mikako Ito, Kinji Ohno
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: - 号: 5
  • DOI: 10.15252/embr.201949890
  • NAID: 120006884959
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Congenital myasthenic syndrome?associated agrin variants affect clustering of acetylcholine receptors in a domain-specific manner (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohkawara Bisei、Shen XinMing、Selcen Duygu、Nazim Mohammad、Bril Vera、Tarnopolsky Mark A.、Brady Lauren、Fukami Sae、Amato Anthony A.、Yis Uluc、Ohno Kinji、Engel Andrew G.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 5 号: 7
  • DOI: 10.1172/jci.insight.132023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Meta‐Analysis of Gut Dysbiosis in Parkinson's Disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishiwaki Hiroshi、Ito Mikako、Ishida Tomohiro、Hamaguchi Tomonari、Maeda Tetsuya、Kashihara Kenichi、Tsuboi Yoshio、Ueyama Jun、Shimamura Teppei、Mori Hiroshi、Kurokawa Ken、Katsuno Masahisa、Hirayama Masaaki、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Movement Disorders 巻: 35 号: 9 ページ: 1626-1635
  • DOI: 10.1002/mds.28119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] InMeRF: prediction of pathogenicity of missense variants by individual modeling for each amino acid substitution (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeda Jun-ichi、Nanatsue Kentaro、Yamagishi Ryosuke、Ito Mikako、Haga Nobuhiko、Hirata Hiromi、Ogi Tomoo、Ohno Kinji
  • 雑誌名: NAR Genomics and Bioinformatics 巻: 2 号: 2 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1093/nargab/lqaa038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CTGF/CCN2 facilitates LRP4‐mediated formation of the embryonic neuromuscular junction (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohkawara Bisei、Kobayakawa Akinori、Kanbara Shunsuke、Hattori Takako、Kubota Satoshi、Ito Mikako、Masuda Akio、Takigawa Masaharu、Lyons Karen M、Ishiguro Naoki、Ohno Kinji
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 21 号: 8
  • DOI: 10.15252/embr.201948462
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Zonisamide ameliorates progression of cervical spondylotic myelopathy in a rat model (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanbara Shunsuke、Ohkawara Bisei、Nakashima Hiroaki、Ohta Kyotaro、Koshimizu Hiroyuki、Inoue Taro、Tomita Hiroyuki、Ito Mikako、Masuda Akio、Ishiguro Naoki、Imagama Shiro、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 13138-13138
  • DOI: 10.1038/s41598-020-70068-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gene Expression Profile at the Motor Endplate of the Neuromuscular Junction of Fast-Twitch Muscle (2020)
  • 著者名/発表者名: Huang Kun、Li Jin、Ito Mikako、Takeda Jun-Ichi、Ohkawara Bisei、Ogi Tomoo、Masuda Akio、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Neuroscience 巻: 13 ページ: 154-154
  • DOI: 10.3389/fnmol.2020.00154
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Short-Chain Fatty Acid-Producing Gut Microbiota Is Decreased in Parkinson’s Disease but Not in Rapid-Eye-Movement Sleep Behavior Disorder (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishiwaki Hiroshi、Hamaguchi Tomonari、Ito Mikako、Ishida Tomohiro、Maeda Tetsuya、Kashihara Kenichi、Tsuboi Yoshio、Ueyama Jun、Shimamura Teppei、Mori Hiroshi、Kurokawa Ken、Katsuno Masahisa、Hirayama Masaaki、Ohno Kinji
  • 雑誌名: mSystems 巻: 5 号: 6
  • DOI: 10.1128/msystems.00797-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of Qk as a Glial Precursor Cell Marker that Governs the Fate Specification of Neural Stem Cells to a Glial Cell Lineage (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Akihide、Takahashi Yuji、Iida Kei、Hosokawa Motoyasu、Irie Koichiro、Ito Mikako、Brown J.B.、Ohno Kinji、Nakashima Kinichi、Hagiwara Masatoshi
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 15 号: 4 ページ: 883-897
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.08.010
  • NAID: 120006888017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Zonisamide ameliorates neuropathic pain partly by suppressing microglial activation in the spinal cord in a mouse model (2020)
  • 著者名/発表者名: Koshimizu Hiroyuki、Ohkawara Bisei、Nakashima Hiroaki、Ota Kyotaro、Kanbara Shunsuke、Inoue Taro、Tomita Hiroyuki、Sayo Akira、Kiryu-Seo Sumiko、Konishi Hiroyuki、Ito Mikako、Masuda Akio、Ishiguro Naoki、Imagama Shiro、Kiyama Hiroshi、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Life Sciences 巻: 263 ページ: 118577-118577
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2020.118577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of cyclooxygenase-1 by nonsteroidal anti-inflammatory drugs demethylates MeR2 enhancer and promotes Mbnl1 transcription in myogenic cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Huang K, Masuda A, Chen G, Bushra S, Kamon M, Araki T, Kinoshita M, Ohkawara B, Ito M, Ohno K
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 号: 1 ページ: 2558-2558
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59517-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ubiquitination of DNA Damage-Stalled RNAPII Promotes Transcription-Coupled Repair (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Y, Hara Y, Oka Y, Komine O, van den Heuvel D, Guo C, Daigaku Y, Isono M, He Y, Shimada M, Kato K, Jia N, Hashimoto S, Kotani Y, Miyoshi Y, Tanaka M, Sobue A, Mitsutake N, Suganami T, Masuda A, Ohno K, Nakada S, Mashimo T, Yamanaka K, Luijsterburg MS, Ogi T
  • 雑誌名: Cell 巻: 19 号: 6 ページ: 1228-1244
  • DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.010
  • NAID: 120006871293
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Congenital myasthenic syndrome-associated agrin variants affect clustering of acetylcholine receptors in a domain-specific manner (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohkawara B, Shen X-M, Selcen D, Nazim M, Bril V, Tarnopolsky MA, Brady L, Fukami S, Amato AA, Yis U, Ohno K, Engel AG
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Prediction of the splicing effects of SNVs affecting the first nucleotide G of an exon (2021)
  • 著者名/発表者名: Joudaki1 A, Takeda J, Masuda A, Ohno K.
  • 学会等名: European Human Genetics Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Functional analysis of mutations in a glycosylation enzyme gene, GFPT1, underlying limb-girdle congenital myasthenic syndromes (CMS) (2021)
  • 著者名/発表者名: Farshadyeganeh P, Ohkawara B, Kamon M, Araki T, Komaki H, Ohno K.
  • 学会等名: European Human Genetics Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] The suppressive role for the splicing regulator, PTBP1, in the production of neuron-specific agrin isoform (2021)
  • 著者名/発表者名: Bushra S, Lin Y, Joudaki A, Masuda A, Ohno K.
  • 学会等名: American Society of Human Genetics 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 速筋の神経筋接合部終板における網羅的遺伝子発現解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊藤美佳子、Kun Huang、大野欽司
  • 学会等名: 第7回日本筋学会学術集会
• [学会発表] InMeRF: A set of random forest models for each amino acid substitution to predict pathogenicity of missense variants in the human genome (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeda J, Nanatsue K, Yamagishi R, Ito M, Ohno K
  • 学会等名: European Society of Human Genetics Virtual Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of zonisamide on acetylcholine receptor cluster at the neuromuscular junction (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue T, Ohkawara B, Nakashima H, Imagama S, Ishiguro N, Ohno K
  • 学会等名: ORS 2020 Annual Meeting (Poster), Phoenix, Arizona, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Inhibition of cyclooxygenase-1 by nonsteroidal anti-inflammatory drugs demethylates MeR2 enhancer and promotes Mbnl1 transcription in myogenic cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Huang K, Masuda A, Ohkawara B, Ito M, Ohno K
  • 学会等名: 5th Annual Meeting of Japan Muscle Society (Poster), Tokyo, Japan