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冬眠動物の“衰えない筋肉”をヒントにした新たな骨格筋萎縮予防戦略の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K24697
補助金の研究課題番号 22H03439 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関広島大学

研究代表者

宮崎 充功  広島大学, 医系科学研究科(保), 准教授 (20632467)

研究分担者 坪田 敏男  北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (10207441)
山口 良文  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (10447443)
渡邊 正知  福山大学, 薬学部, 准教授 (30306203)
下鶴 倫人  北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (50507168)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード骨格筋 / 冬眠 / シリアンハムスター / 萎縮耐性 / タンパク質代謝 / ハムスター / ツキノワグマ / 骨格筋萎縮耐性
研究開始時の研究の概要

ヒトの身体は、使わないと衰える。しかし冬眠動物には、5-6ヵ月におよぶ不活動状態を経験するにも関わらず様々な身体機能を維持することができる、使わなくても衰えない身体という未解明の生理機能が存在する。本研究では冬眠を「能動的に誘導される全身性の低代謝状態の継続」と捉え、低代謝誘導によって獲得される身体機能維持機構のうち、特に運動機能に大きな影響を与える「筋肉量の維持」に着目した研究を展開している。

研究実績の概要

冬眠動物には、5-6ヵ月におよぶ冬眠前後で筋肉量や筋力がほとんど衰えない、骨格筋萎縮耐性ともいえる未解明の生理機能が存在する。本研究では冬眠を「長期間の身体不活動状態の継続」と捉え、冬眠動物がいかなる適応機構を用いて骨格筋萎縮耐性を獲得するのかを解明し、さらに非冬眠動物のマウスで “衰えない筋肉” を再現させるのが本研究の目的である。この目標を達成するために、本研究では特に課題1) 冬眠動物の骨格筋に共通して発現誘導・抑制される遺伝子群(DEGs)の網羅的解析を基盤とし、課題2) 骨格筋衛星細胞を用いて冬眠誘導性遺伝子の発現制御による筋タンパク質代謝調節機構を明らかにする。さらに課題3) 冬眠誘導性遺伝子のマウス骨格筋でのin vivo機能解析を通じ、冬眠動物の骨格筋萎縮耐性能を非冬眠動物であるマウス骨格筋で再現させる。
研究開始2年目である2023年度においては、2022年度に完了させた冬眠動物の骨格筋における冬眠誘導性遺伝子の探索結果を基盤とし、絞り込みを行った候補遺伝子の全身性ノックアウトマウスおよび骨格筋組織特異的ノックアウトマウスの作出に着手した。ファウンダーマウスはすでに作出を完了しており、現在その機能解析を進行中である。また冬眠動物骨格筋からの組織幹細胞単離方法の確立および低温誘導性細胞死に対する抵抗性の分子機構解明についても検討を進めており、その結果の一部については国際学会および招待講演にて報告をしている。

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

研究開始2年目である2023年度においては、2022年度に完了させた冬眠動物の骨格筋における冬眠誘導性遺伝子の探索結果を基盤とし、当初の予定通り候補遺伝子の全身性KOマウスおよび骨格筋組織特異的KOマウスの作出を行った。CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術を応用し、ファウンダーマウスの作出に成功している。現在は系統化の後に、冬眠誘導性遺伝子による筋萎縮耐性獲得機能の詳細について解析を行なっている。また筋萎縮耐性に獲得に寄与しうる分子メカニズムのうち低温誘導性細胞死に対する抵抗性の分子機構解明についても着目し、その解析を進行させている。以上の研究成果の一部については、国内学会・国際学会および招待講演にて報告をしている。

今後の研究の推進方策

2024年度においては、研究計画に従い獲得された冬眠誘導性の筋萎縮耐性候補遺伝子のin vivo機能解析を遂行していく。特に、有力な候補因子として同定したタンパク質分解系因子の骨格筋特異的遺伝子改変マウスを作出済みであるため、このマウスの筋萎縮耐性獲得機構について詳細な解析を進めていく。また筋萎縮耐性に獲得に寄与しうる分子メカニズムのうち低温誘導性細胞死に対する抵抗性の分子機構解明についても解析を進めており、有力な候補因子については同様のストラテジーを用いて遺伝子改変動物の作出・in vivo機能解析を行う予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] ツキノワグマにおける冬眠期の筋肉量維持機構の探索2023

    • 著者名/発表者名
      宮﨑 充功
    • 雑誌名

      低温科学

      巻: 81 ページ: 191-198

    • DOI

      10.14943/lowtemsci.81.191

    • ISSN
      1880-7593
    • 年月日
      2023-03-20
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Decreased insulin-like growth factor-1 expression in response to mechanical loading is associated with skeletal muscle anabolic resistance in cancer cachexia2023

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Mitsunori、Sawada Atsushi、Sawamura Daisuke、Yoshida Susumu
    • 雑誌名

      Growth Hormone & IGF Research

      巻: 69-70 ページ: 101536-101536

    • DOI

      10.1016/j.ghir.2023.101536

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of protein and oxidative energy metabolism are down-regulated in the skeletal muscles of Asiatic black bears during hibernation2022

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Miyazaki, Michito Shimozuru, Yu Kitaoka, Kenya Takahashi, Toshio Tsubota
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 19723-19723

    • DOI

      10.1038/s41598-022-24251-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 冬眠に伴う骨格筋量およびエネルギー代謝能の保持機構2024

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第10回骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ハムスターの筋衛星細胞が有する低温誘導性細胞死への抵抗性2024

    • 著者名/発表者名
      宮地達也、粕谷龍一、宮崎充功
    • 学会等名
      第10回骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠はハムスター骨格筋の再生過程を遅延させる2024

    • 著者名/発表者名
      粕谷龍一、宮地達也、宮崎充功
    • 学会等名
      第10回骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Hibernation-Induced Muscle Atrophy Resistance in the Skeletal Muscles of the Syrian Hamster2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Miyazaki, Masatomo Watanabe, Mayuko Monden, Ryuichi Kasuya, Tatsuya Miyaji, Yutaka Tamura
    • 学会等名
      The 10th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hibernation delays the regenerative processes in the skeletal muscle of the mammalian hibernator Syrian hamster2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Kasuya, Tatsuya Miyaji, Masatomo Watanabe, Mayuko Monden, Yutaka Tamura , Hitoshi Okamura, Mitsunori Miyazaki
    • 学会等名
      The 10th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isolation of skeletal muscle stem cells from a mammalian hibernator Syrian hamster2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Miyaji, Ryuichi Kasuya, Masatomo Watanabe, Mayuko Monden, Yutaka Tamura , Hitoshi Okamura, Mitsunori Miyazaki
    • 学会等名
      The 10th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle Mass Maintenance in Hibernating Animals2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Miyazaki
    • 学会等名
      University of Florida Myology Institute Seminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Regulation of Skeletal Muscle Size and Protein Metabolisms in Hibernating Animals2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Miyazaki
    • 学会等名
      2023 RIKEN BDR QMIN Project Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シリアンハムスターにおける冬眠誘導性の骨格筋萎縮耐性獲得機2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第5回冬眠休眠研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠に伴い誘導されるシリアンハムスター骨格筋の筋萎縮抵抗性2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功、渡邊正知、門田 麻由子、粕谷 龍一、宮地 達也、田村 豊
    • 学会等名
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠により発動される”衰えない筋肉”の分子基盤探索2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第9回日本筋学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冬眠動物からの骨格筋組織幹細胞単離法の確立2023

    • 著者名/発表者名
      宮地達也、粕谷龍一、宮崎充功
    • 学会等名
      第90回日本体力医学会中国・四国地方会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠哺乳類シリアンハムスターの骨格筋における筋損傷・再生過程の評価2023

    • 著者名/発表者名
      粕谷龍一、宮地達也、宮崎充功
    • 学会等名
      第90回日本体力医学会中国・四国地方会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] シリアンハムスターの筋衛星細胞が有する低温耐性2023

    • 著者名/発表者名
      宮地達也、粕谷龍一、宮崎充功
    • 学会等名
      第91回日本体力医学会中国・四国地方会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of protein and oxidative energy metabolism are down-regulated in the skeletal muscles of Asiatic black bears during hibernation2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Miyazaki, Michito Shimozuru, Yu Kitaoka, Kenya Takahashi and Toshio Tsubota
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠動物における骨格筋量維持機構の探索2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第9回骨格筋生物学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ツキノワグマ骨格筋における冬眠に伴うタンパク質代謝制御機構の変化2022

    • 著者名/発表者名
      宮﨑充功、下鶴倫人、坪田敏男、北岡祐
    • 学会等名
      第77回日本体力医学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] がん悪液質に対する運動療法効果に関する基礎研究 -骨格筋の量的変化を制御する情報伝達機構とがん悪液質に伴う機能不全-2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 寒冷暴露に伴うハムスター骨格筋の萎縮耐性プログラムの発現2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第30回日本運動生理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠動物の筋肉はなぜ衰えないのだろう?2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎充功
    • 学会等名
      第6回 基礎理学療法学 若手研究者ネットワークシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] Physical Therapy and Research in Patients with Cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Mitsunori Miyazaki
    • 総ページ数
      578
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      9789811967092
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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