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動物の系統間における筋幹細胞の機能的不均一性を捉える

研究課題

研究課題/領域番号 22K05955
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42010:動物生産科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

鈴木 貴弘  九州大学, 農学研究院, 准教授 (80750877)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード筋幹細胞 / 衛星細胞 / 機能的不均一性 / 野生型マウスの系統 / 筋管 / 筋線維型 / 動物の系統 / 筋管形成 / 筋分化 / 筋幹細胞(衛星細胞) / 野生型マウス / HSCs / LmSCs
研究開始時の研究の概要

本研究は、野生型マウス系統間という比較基準のもとで、筋幹細胞(衛星細胞)の機能的不均一性を捉えることを目標とする。衛星細胞には、筋再生に留まらず筋肥大にも寄与する高いポテンシャルをもつ細胞集団と、対極な性質を示す集団とが存在すると考えられている。そこで、それぞれの細胞集団を保有する系統を正確に見極め、かつ各特性の解明に繋がる基礎的知見の捻出を目指す。本研究から得られる知見は、系統間でポテンシャルが異なる可能性を示すので、衛星細胞をターゲットとした筋生理学的研究を行う際に適切な系統を選択するための有益な情報となる。さらに、成熟個体における効率的な筋肥大誘導の技術開発へ学術的な発展も期待される。

研究実績の概要

成熟した動物個体であっても、持続的かつ効率的に骨格筋が肥大化するシステムの理解は、食肉科学分野への貢献に直結するため有意義である。そこで我々は、筋再生の要である筋幹細胞(衛星細胞)に着目した研究を展開している。近年、衛星細胞は活性状態にあるものと、休止状態にあるものとが同一筋線維上に共局在する機能的不均一性をもった細胞集団と認識されている。我々は、よりマクロな視点から衛星細胞の機能的不均一性を捉えるため、「野生型マウスの系統間」という比較基準の元で検証作業を遂行しており、筋分化能ならびに新生筋線維(筋管)の形成能に系統間で差異が生じる可能性を突き止めている。衛星細胞には、超再生ならぬ筋肥大誘導機能を有する集団がいることを予想しているが、当該集団はマウスの系統間の比較検証からピックアップできる可能性を期待している。そのアプローチとして本研究課題では、各系統に局在する衛星細胞の特性、すなわち、形成する筋管の筋線維型(遅筋型や速筋型で大別される)組成や、細胞系譜の変化などを捉え、ポテンシャルの高い衛星細胞を保有するマウスの系統と、その反対の性質をもった細胞を保有する系統の特定を目指す。
2023年度は、形成された筋管の筋線維型組成について検証作業を行った。野生型マウスの系統(ICR、C57BL/6[B6]、およびBALB/c[C]の3系統)ごとで、衛星細胞の単離に用いた筋組織レベルでは筋線維型組成に違いが認められなかったにも関わらず、それぞれの衛星細胞が形成した筋管の筋線維型には差異が生じることを明らかとした。衛星細胞は、自身が局在していた筋組織の筋線維型に準じて分化能に差があることが報告されているが、本結果は培養した衛星細胞が同じ筋線維型組成を示す同筋部位を由来とするにも関わらず、形成した筋管の筋線維型については野生型マウス系統間で差異が生じるという新規知見を得た。

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

野生型マウス系統間という比較基準の元で、衛星細胞が形成する筋管の筋線維型組成の検証を行った。ICR、B6、およびCの3系統の野生型マウスより、脊柱起立筋群、大臀筋、大腿四頭筋、および腓腹筋の各部位をミックスした筋組織試料から衛星細胞を単離・培養して、分化誘導後に形成された筋管の筋線維型マーカーの発現量を比較した。なお、いずれの系統においても、各筋組織間での筋線維型組成に違いはないことを確認した。衛星細胞が形成した筋管の筋線維型組成を調べたところ、ICRでは遅筋型を、B6とCとでは速筋型の筋管をそれぞれ形成しやすいことが明らかとなった。
過去の知見より、速筋型の筋線維を由来とする衛星細胞では、遅筋型より単離した細胞と比較して、分化・融合能が高いとされている。なお、これまでに我々が得た研究成果からは、ICRの衛星細胞は筋分化制御に関わる転写因子群の発現レベルおよび筋管形成能が他の2系統より低いことが明らかとなっている。これらの知見を照らし合わせると、ICRに局在する衛星細胞は遅筋型筋管を形成しやすい特性を獲得しているため、筋分化能が低くなった可能性があると考えられる。

今後の研究の推進方策

今年度の研究成果を踏まえて、ICRの衛星細胞がB6やCの細胞に比べて、遅筋型筋管を形成しやすい制御機構が発達しているため、筋分化能の低下が生じると予想している。今後は、その詳細な制御メカニズムに関する検証を中心に行う予定である。具体的なアプローチとして、これまでの我々の研究より明らかとした遅筋型筋管の形成促進に関わる細胞外因子 semaphorin 3A、および受容体候補因子(neuropilin-1,-2, およびplexinA1-4)の、衛星細胞における発現レベルを系統間で比較する。ICRで突出して発現レベルが高い因子をターゲットに、発現制御実験(過剰発現系や発現抑制系)を用いて機能解析する。同時に、速筋型筋管形成に関わるnetrinファミリーならびにその受容体候補因子(neogenin, Unc5A-C)に着目したアプローチも同時に展開する。
さらにICRの衛星細胞が、筋組織の線維化や脂肪化の起源となる間葉系前駆細胞(FAPs)とコミュニケーションを活発に行う、または衛星細胞自身がFAPs様の細胞へと系譜が変化しているなどの可能性についても検証する。特に、FAPs様細胞へと衛星細胞の特性変化が認められる場合には、ICRと他の2系統の衛星細胞とを共培養し、B6とCの細胞の筋管形成能への影響について調べる。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Dietary oleic acid intake increases the proportion of type 1 and 2X muscle fibers in mice2024

    • 著者名/発表者名
      Komiya Yusuke、Iseki Shugo、Ochiai Masaru、Takahashi Yume、Yokoyama Issei、Suzuki Takahiro、Tatsumi Ryuichi、Sawano Shoko、Mizunoya Wataru、Arihara Keizo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 755-755

    • DOI

      10.1038/s41598-023-50464-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] C-C motif chemokine ligand 2 regulates prostaglandin synthesis and embryo attachment of the bovine endometrium during implantation2024

    • 著者名/発表者名
      Yun, C.S., Saito, Y., Rahman, A-N. M. I., Suzuki, T., Takahashi, H., Kizaki, K., Khandoker, M. A. M. Y., and Yamauchi, N.
    • 雑誌名

      Cell and Tissue Research

      巻: In Press 号: 2 ページ: 01-01

    • DOI

      10.1007/s00441-024-03869-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Netrin-4 synthesized in satellite cell-derived myoblasts stimulates autonomous fusion2023

    • 著者名/発表者名
      Maeno Takahiro, Arimatsu Rio, Ojima Koichi, Yamaya Yuki, Imakyure Hikaru, Watanabe Naruha, Komiya Yusuke, Kobayashi Ken, Nakamura Mako, Nishimura Takanori, Tatsumi Ryuichi, Suzuki Takahiro
    • 雑誌名

      Experimental Cell Research

      巻: 430 号: 1 ページ: 113698-113698

    • DOI

      10.1016/j.yexcr.2023.113698

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Age‐related nitration/dysfunction of myogenic stem cell activator HGF2023

    • 著者名/発表者名
      Elgaabari A, Imatomi N, Kido H, Nakashima T, Okuda S, Manabe Y, Sawano S, Mizunoya W, Kaneko R, Tanaka S, Maeno T, Matsuyoshi Y, Seki M, Kuwakado S, Zushi K, Daneshvar N, Nakamura M, Suzuki T, Sunagawa K, Anderson JE, Allen RE, Tatsumi R
    • 雑誌名

      Aging Cell

      巻: 23 号: 2

    • DOI

      10.1111/acel.14041

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Circulating α-Klotho Counteracts Transforming Growth Factor-β?Induced Sarcopenia2023

    • 著者名/発表者名
      Ohsawa Yutaka、Ohtsubo Hideaki、Munekane Asami、Ohkubo Kohei、Murakami Tatsufumi、Fujino Masahiro、Nishimatsu Shin-ichiro、Hagiwara Hiroki、Nishimura Hirotake、Kaneko Ryuki、Suzuki Takahiro、Tatsumi Ryuichi、Mizunoya Wataru、Hinohara Atsushi、Fukunaga Masao、Sunada Yoshihide
    • 雑誌名

      The American Journal of Pathology

      巻: 193 号: 5 ページ: 591-607

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2023.01.009

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Endogenous slow and fast myosin dynamics in myofibers isolated from mice expressing GFP-Myh7 and Kusabira Orange-Myh12022

    • 著者名/発表者名
      Ojima Koichi、Kigaki Masahiro、Ichimura Emi、Suzuki Takahiro、Kobayashi Ken、Muroya Susumu、Nishimura Takanori
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Cell Physiology

      巻: 323 号: 2 ページ: C520-C535

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00415.2021

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A pilot study on nitration/dysfunction of NK1 segment of myogenic stem cell activator HGF2022

    • 著者名/発表者名
      Elgaabari Alaa、Imatomi Nana、Kido Hirochika、Seki Miyumi、Tanaka Sakiho、Matsuyoshi Yuji、Nakashima Takashi、Sawano Shoko、Mizunoya Wataru、Suzuki Takahiro、Nakamura Mako、Anderson Judy E.、Tatsumi Ryuichi
    • 雑誌名

      Biochemistry and Biophysics Reports

      巻: 31 ページ: 101295-101295

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2022.101295

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Connexin 43 is Localized in Gizzard Smooth Muscle Cells during Chicken Development2022

    • 著者名/発表者名
      Tokunaga Kosuke、Akimoto Shota、Aiba Machiko、Nakagomi Mutsuki、Suzuki Takahiro、Tatsumi Ryuichi、Nakamura Mako
    • 雑誌名

      The Journal of Poultry Science

      巻: 59 号: 4 ページ: 338-347

    • DOI

      10.2141/jpsa.0220003

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 筋芽細胞で発現するnetrin-1, -4および受容体による分化過程の機能2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘、前野岳大、尾嶋孝一、小川陽平、中村真子、辰巳隆一
    • 学会等名
      第8回 若手による骨格筋細胞研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 分化誘導過程における物理刺激が筋芽細胞の自律的線維型制御に与える影響2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘
    • 学会等名
      第10回 骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 野生型マウスの一部系統で筋幹細胞の分化能に機能不全が起こる要因の検証2024

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘
    • 学会等名
      第1回日本畜産学会若手企画オンラインサイエンスキャンプ:若手が切り拓くアニマルサイエンスの最前線
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] オレイン酸摂取はマウス骨格筋において1および2X型筋線維を増加させる2023

    • 著者名/発表者名
      小宮佑介、伊関柊吾、鈴木貴弘、辰巳隆一、澤野祥子、水野谷航、長竿淳、有原圭三
    • 学会等名
      第77回 日本栄養食糧学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Muscle De-nitration Activity: Regenerative Upregulation in Young, not Old Mice2023

    • 著者名/発表者名
      Alaa Elgaabari, Sakiho Tanaka, Kahona Zushi, So Kuwakado, Miyumi Seki, Takahiro Suzuki, Mako Nakamura, Ryuichi Tatsumi
    • 学会等名
      第9回日本筋学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋幹細胞が合成するsemaphorinおよびnetrinサブファミリーの生理機能に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘、前野岳大、今給黎耀、川崎佑華、中田后紀、小川陽平、中村真子、辰巳 隆一
    • 学会等名
      第9回日本筋学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Understanding the mechanism of chicken gizzard contractile/proliferative smooth muscle cells2023

    • 著者名/発表者名
      Mutsuki Nakagomi, Kosuke Tokunaga, Saki Egashira, Kazuki Hosoda, Machiko Aiba, Takahiro Suzuki, Ryuichi Tatsumi, Mako Nakamura
    • 学会等名
      11th Avian Model Systems Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋幹細胞で発現するnetrin受容体の筋分化への関与2023

    • 著者名/発表者名
      前野岳大、小川陽平、尾嶋孝一、中村真子、辰巳隆一、鈴木貴弘
    • 学会等名
      日本畜産学会 第131回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋芽細胞による自律的な筋線維型制御における機械的伸展刺激の影響2023

    • 著者名/発表者名
      中田后紀、川崎佑華、大山竜輝、前野岳大、今給黎燿、小川陽平、大崎莉果、小川蒼生、保坂善真、中村真子、辰巳隆一、鈴木貴弘
    • 学会等名
      日本畜産学会 第131回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 弾性刺激と電気刺激が筋芽細胞による自律的な筋線維型制御に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      川崎佑華、江草愛、室田大輝、大山竜輝、中村真子、辰巳隆一、鈴木貴弘
    • 学会等名
      日本畜産学会 第131回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋幹細胞活性化因子HGFのニトロ化による不活化に関する研究:抗HGFモノクローナル抗体のニトロ化抑制効果の検証2023

    • 著者名/発表者名
      田中咲帆、ElgaabariAlaa、圖師歌歩乃、澤野祥子、水野谷航、松吉祐児、鈴木貴弘、中村真子、辰巳隆一
    • 学会等名
      日本畜産学会 第131回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋の肥大や再生に留まらない筋幹細胞の機能2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘
    • 学会等名
      日本畜産学会 第131回大会 関連シンポジウム:骨格筋を基礎的な観点から再考する学術フォーラム 「骨格筋の量と質を制御する分子機構と畜産学への応用」
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 廃用による筋幹細胞の活性化阻害に関する報告2023

    • 著者名/発表者名
      桑門想、Alaa Elgaabari、鈴木貴弘、川口謙一、中島康晴、辰巳隆一
    • 学会等名
      第7回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] netrin-4とnetrin受容体結合による速筋型の筋管形成への関与2023

    • 著者名/発表者名
      前野岳大, 鈴木貴弘
    • 学会等名
      第9回骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋幹細胞による自律的な筋線維型制御メカニズムの検証 -弾性刺激に着目したアプローチ-2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘
    • 学会等名
      第9回骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] The multi-potent modulator netrin-1 synthesized in satellite cell-derived myoblasts isolated from the fast-twitch muscle may regulate fast-type myotube formation2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, T., Maeno, T., Nakamura, M., and Tatsumi, R.
    • 学会等名
      68th International Congress of Meat Science and Technology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Netrin-4 synthesized in satellite cell-derived myoblasts regulates myotube formation during myogenic differentiation2022

    • 著者名/発表者名
      Maeno, T., Kawasaki, Y., Muramoto, T., Nakamura, M., Tatsumi, R. and Suzuki, T.
    • 学会等名
      68th International Congress of Meat Science and Technology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨格筋の部位に準じた衛星細胞の特性を分化誘導過程において比較する2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木貴弘, 村本匠, 前野岳大, 川崎佑華, 中村真子, 辰巳隆一
    • 学会等名
      日本畜産学会 第130回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋幹細胞分泌因子semaphorin3Aによる筋線維型制御機構:速筋型筋線維の形成抑制機能について2022

    • 著者名/発表者名
      金子琉輝, 松吉祐児, 鈴木貴弘, 中村真子, 辰巳隆一
    • 学会等名
      日本畜産学会 第130回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋幹細胞活性化因子HGFのニトロ化による不活化に関する研究: ニトロ化を抑制する化合物2022

    • 著者名/発表者名
      関美弓, Alaa Elgaabari, 田中咲帆, 澤野祥子, 水野谷航, 松吉祐児, 鈴木貴弘, 中村真子, 辰巳隆一
    • 学会等名
      日本畜産学会 第130回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学 研究者情報(鈴木貴弘)

    • URL

      https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K007667/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] researchmap(鈴木貴弘)

    • URL

      https://researchmap.jp/takahe0302

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] 畜産化学研究室 HP

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/muscle_and_meat/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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