神経筋シナプス制御機構における生理活性脂質の役割

研究課題

研究課題/領域番号	21K11590
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59040:栄養学および健康科学関連
研究機関	公益財団法人微生物化学研究会
研究代表者	荒川正行公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (90398868)
研究分担者	我妻玲東京女子大学, 現代教養学部, 研究員 (00347121) 三橋弘明東海大学, 工学部, 准教授 (20466220)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス	交付 (2022年度)
配分額 *注記	4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円) 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円) 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円) 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード	神経筋接合部 / 培養筋管細胞 / 生理活性脂質 / アセチルコリン受容体
研究開始時の研究の概要	我が国の高齢化に伴う健康寿命の延伸は、大きな社会的課題である。加齢及び神経筋疾患における初期病態では、運動神経ー骨格筋との一連の神経伝達システムである神経筋シナプス（神経筋接合部：NMJ)の脆弱化・変性が惹起されることが示唆されている。これらの知見から、NMJの変性を予防することは、身体運動の維持を可能とし、健康寿命の延伸を導く可能性を秘めている。本研究では、NMJ形成制御機構における生理活性脂質の役割を解明し、加齢及び神経筋疾患の予防・治療法の開発を目指す。
研究実績の概要	高齢化社会が進む本邦では、健康寿命の延伸が大きな課題となっている、健康的で豊かな日常を送るための重要なことの一つは、自由に身体を動かせることである。本研究では、運動神経ー骨格筋を結ぶ一連の神経筋シナプス（神経筋接合部：NMJ）に焦点を当て、生理活性脂質におけるNMJの制御機構について解析を行なっている。我々はこれまでに生理活性脂質の一つであるビタミンDが骨格筋に直接作用して、NMJ形成制御に関わることを見出している。本年度は、市販化合物ライブラリーの中から、生理活性脂質の中からステロイドホルモン類の構造を有する化合物を抽出し、アセチルコリン受容体（AChR)凝集に与える影響を調べた。その結果、数種のステロイド系化合物では、単独では、AChR凝集は促進しないが、agrin作用と協調してAChR凝集に影響を及ぼすことが明らかとなった。また、ビタミンDはagrin作用と協調するために、agrin及び活性型ビタミンD(VD3)に対する培養筋管細胞への影響をトランスクリプトーム（RNA-seq)解析を行った結果、NMJ形成に影響する数種の遺伝子発現変化を明らかにした（分担研究者１）。その遺伝子変化に対し再現性をリアルタイムPCR法で調べたところ、mTOR制御に関わる遺伝子AがVD3濃度依存的に発現が上昇することを確認した。この遺伝子Aは培養筋管細胞においてVD3による変化はこれまでに報告されていない。さらに、昨年度確立した神経筋シナプス可視化ゼブラフィッシュモデルを用いたagrin及びビタミンDに対するNMJ形成へ影響では、agrinとVD3を添加し3日目において、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところNMJ可視化（rapsyn-EGFP)の輝点の数やNMJ面積がコントロールよりも増加傾向があることが示された。現在、その再現性と薬物濃度について詳細に調べている(分担研究者２）。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由昨年度、細胞培養用の96穴プレートや試薬の流通は、本年度も遅れが生じていて、購入に苦労しているのが現状である。しかし、生理活性脂質のライブラリーの中に興味深い化合物、NMJ制御関連遺伝子の発現変化、神経筋シナプス可視化モデルにおいて、興味深い結果が出てきているので、分担研究者と協力して研究を進めることができている。
今後の研究の推進方策	今後は、分担研究者の1人が退職により、本研究から離脱することになったが、網羅的なトランスクリプトーム解析により、ビタミンDに対するNMJ制御関連遺伝子の変化が見られたので、その遺伝子について培養細胞及び動物モデルを用いた解析を続ける方針である。引き続き、AChR凝集活性を示す生理活性脂質の取得と培養細胞および動物モデルを用いた神経筋シナプスの制御メカニズムを解析し、加齢・神経筋疾患の新しい予防・治療法の可能性を追求する。