骨格筋再生における筋幹細胞の新たなダイナミクスの解明

• 研究課題/領域番号: 20H04078
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59020:スポーツ科学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 北嶋 康雄 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (70734416)
• 研究分担者: 小野 悠介 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (60601119)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 骨格筋 / 筋再生 / 筋幹細胞 / Pax7 / 筋線維 / サテライト細胞

研究開始時の研究の概要

超高齢社会をむかえた我が国では、サルコペニアに代表する筋萎縮の予防は重要な課題である。加齢による筋萎縮の原因の1つとして、筋再生能の低下が考えられる。本研究は、筋幹細胞を可視化できるマウスを用いて筋幹細胞の維持機構を明らかにし、骨格筋再生のメカニズムを解明することをめざす。本研究成果により、加齢による筋再生能の低下を予防・改善することができれば、サルコペニアなどの筋萎縮の予防や健康増進につながる。

研究成果の概要

本研究では、申請者の作出した筋幹細胞を可視化できるマウスを用いて、筋幹細胞の維持機構を明らかにすることを目的とした。Pax7の標的因子として新規に同定したTob1が、筋幹細胞の未分化維持に重要な因子であることが分かった。また、Tob1の働きを抑制したマウスでは細胞増殖能が亢進し、筋再生が促進することを突き止めた。以上により、筋幹細胞の増殖能を保つ上で、Tob1の働きが必要であることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

正常な骨格筋機能を維持するためには筋幹細胞の働きは欠かせない。筋幹細胞では、Pax7という転写因子が特異的に発現している。筋幹細胞においてPax7遺伝子欠損させると、筋幹細胞を維持できないことが報告されており、幹細胞維持に必須の因子である。しかし、Pax7を介してどのようなメカニズムで筋幹細胞が維持されているのかは知られていない。本研究は、従来知られていなかったPax7の調節因子を新規に明らかにした。筋幹細胞を維持するためにはPax7の発現機構の理解は重要であり、本研究を手掛かりに更なる研究の発展が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Vaccination with the Omicron spike RBD boosts broadly neutralizing antibody levels and confers sustained protection even after acquiring immunity to the original antigen (2023)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Azuma, Yohei Kawano, Kiyomi Shitaoka, Takahiro Kawahara, Ayano Ito, Akifumi Higashiura, Yasuo Kitajima, Shun Ohki, Tomoharu Yasuda
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 35 号: 4 ページ: 197-207
  • DOI: 10.1093/intimm/dxac055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient Isolation of Lymphocytes and Myogenic Cells from the Tissue of Muscle Regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Yasuo、Tsukahara Ryoka、Nakamoto Shohei、Yasuda Tomoharu
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 号: 11 ページ: 1754-1754
  • DOI: 10.3390/cells11111754
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Concomitant Cytotoxic Effector Differentiation of CD4+ and CD8+ T Cells in Response to EBV-Infected B Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Tamura Yumi、Yamane Keita、Kawano Yohei、Bullinger Lars、Wirtz Tristan、Weber Timm、Sander Sandrine、Ohki Shun、Kitajima Yasuo、Okada Satoshi、Rajewsky Klaus、Yasuda Tomoharu
  • 雑誌名: Cancers 巻: 14 号: 17 ページ: 4118-4118
  • DOI: 10.3390/cancers14174118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Little involvement of recycled-amino acids from proteasomal proteolysis in de novo protein synthesis (2022)
  • 著者名/発表者名: Shion Osana, Yasuo Kitajima, Suzuki Naoki, Hiroaki Takada, Kazutaka Murayama, Yutaka Kano, Ryoichi Nagatomi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 634 ページ: 40-47
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.09.113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The mechanosensitive ion channel PIEZO1 promotes satellite cell function in muscle regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirano Kotaro、Tsuchiya Masaki、Shiomi Akifumi、Takabayashi Seiji、Suzuki Miki、Ishikawa Yudai、Kawano Yuya、Takabayashi Yutaka、Nishikawa Kaori、Nagao Kohjiro、Umemoto Eiji、Kitajima Yasuo、Ono Yusuke、Nonomura Keiko、Shintaku Hirofumi、Mori Yasuo、Umeda Masato、Hara Yuji
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 6 号: 2 ページ: 1-17
  • DOI: 10.26508/lsa.202201783
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hoxa10 mediates positional memory to govern stem cell function in adult skeletal muscle. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka K, Nagahisa H, Miura F, Araki H, Kamei Y, Kitajima Y, Seko D, Nogami J, Tsuchiya Y, Okazaki N, Yonekura A, Ohba S, Sumita Y, Chiba K, Ito K, Asahina I, Ogawa Y, Ito T, Ohkawa Y, Ono Y.
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 7 号: 24
  • DOI: 10.1126/sciadv.abd7924
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Puromycin‐sensitive aminopeptidase is required for C2C12 myoblast proliferation and differentiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Osana Shion、Kitajima Yasuo、Suzuki Naoki、Nunomiya Aki、Takada Hiroaki、Kubota Takahiro、Murayama Kazutaka、Nagatomi Ryoichi
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 巻: 236 号: 7 ページ: 5293-5305
  • DOI: 10.1002/jcp.30237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 骨格筋および骨格筋幹細胞におけるプロテアソーム機構の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北嶋康雄
  • 雑誌名: 基礎老化研究 巻: 44 ページ: 39-41
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AMPK Complex Activation Promotes Sarcolemmal Repair in Dysferlinopathy (2020)
  • 著者名/発表者名: Ono Hiroya、Suzuki Naoki、Kanno Shin-ichiro、Kawahara Genri、Izumi Rumiko、Takahashi Toshiaki、Kitajima Yasuo、Osana Shion、Nakamura Naoko、Akiyama Tetsuya、Ikeda Kensuke、Shijo Tomomi、Mitsuzawa Shio、Nagatomi Ryoichi、Araki Nobukazu、Yasui Akira、Warita Hitoshi、Hayashi Yukiko K.、Miyake Katsuya、Aoki Masashi
  • 雑誌名: Molecular Therapy 巻: 28 号: 4 ページ: 1133-1153
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2020.02.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Modified Pre-plating Method for High-Yield and High-Purity Muscle Stem Cell Isolation From Human/Mouse Skeletal Muscle Tissues (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Kiyoshi、Kitajima Yasuo、Okazaki Narihiro、Chiba Ko、Yonekura Akihiko、Ono Yusuke
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 8 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.00793
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Damaged Myofiber-Derived Metabolic Enzymes Act as Activators of Muscle Satellite Cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Yoshifumi、Kitajima Yasuo、Masumoto Hiroshi、Ono Yusuke
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 15 号: 4 ページ: 926-940
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.08.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inducible Rpt3, a Proteasome Component, Knockout in Adult Skeletal Muscle Results in Muscle Atrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Yasuo、Suzuki Naoki、Yoshioka Kiyoshi、Izumi Rumiko、Tateyama Maki、Tashiro Yoshitaka、Takahashi Ryosuke、Aoki Masashi、Ono Yusuke
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 8
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.00859
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The body region specificity in murine models of muscle regeneration and atrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Kiyoshi、Kitajima Yasuo、Seko Daiki、Tsuchiya Yoshifumi、Ono Yusuke
  • 雑誌名: Acta Physiologica 巻: 231 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1111/apha.13553
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The ubiquitin-proteasome system in regulation of the skeletal muscle homeostasis and atrophy: from basic science to disorders (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Yasuo、Yoshioka Kiyoshi、Suzuki Naoki
  • 雑誌名: The Journal of Physiological Sciences 巻: 70 号: 1 ページ: 40-40
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00768-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [図書] 健康寿命の鍵を握る骨格筋 (2022)
  • 著者名/発表者名: 北嶋 康雄
  • 総ページ数: 227
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758104005