骨格筋幹細胞を主点とした骨格筋を含む多臓器ネットワークの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15J11847
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 尚基 東京大学, 医科学研究所, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• キーワード: 骨格筋幹細胞

研究実績の概要

申請者は骨格筋幹細胞である筋衛星細胞の未分化性維持機構に注目し、不均一な筋衛星細胞の集団から、一部の真の幹細胞を単離/同定し、その分子的な背景を明らかにすることを目的とした。同定された骨格筋幹細胞およびその分子背景を元に、骨格筋幹細胞の未分化性維持と筋肥大・筋萎縮との関連を明らかにし、最終的な骨格筋幹細胞を主点とした骨格筋と他臓器との相関を明らかにする。
申請者は骨格筋幹細胞を単一筋線維単離法もしくはFluorescence-activated cell sorterにより調製し、アセトキシメチルエステル体蛍光色素を用いて、細胞内エステラーゼ活性を主点としたより上位の骨格筋幹細胞分離法を確立した。これらの細胞の性質をin vivoで評価するため、細胞内エステラーゼ活性の違いにより分離した筋衛星細胞の移植効率を解析した。その結果、細胞内エステラーゼ活性が低い骨格筋幹細胞のみが、非常に多くの筋線維を形成することがわかった。このことから、骨格筋幹細胞の未分化性と細胞内エステラーゼ活性との間に相関性があることがわかった。
また、細胞内エステラーゼ活性の違いにより分離した各骨格筋幹細胞の分子的な背景をゲノムワイドな網羅的遺伝子発現解析およびマイクロRNA解析により明らかにした。その結果、細胞内エステラーゼ活性が上がるにつれ、骨格筋幹細胞の分化が促進されていることがわかった。同時に、細胞内エステラーゼ活性の違いにより制御され、その未分化性維持機構および分化促進機構に関係するターゲット遺伝子群を同定した。

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

初年度はアセトキシメチルエステル体蛍光色素を用いて骨格筋幹細胞を分離し、その細胞のin vivoでの評価およびその分子背景の解析を目的とした。当初の目的どおり、分離した細胞をマウスに移植する事でin vivoでの評価を行い、また分離した細胞のゲノムワイドな網羅的遺伝子発現解析およびマイクロRNA解析を行った。これらの結果から細胞内エステラーゼ活性が上昇するにつれて、骨格筋幹細胞の分化が促進されること、およびその未分化性維持機構および分化促進機構に関係するターゲット遺伝子群を同定したため、同研究計画はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

次年度は、gain-of-functionもしくはloss-of-functionにより、同定されたターゲット遺伝子が筋衛星細胞の未分化性維持においてどのような機能を有しているか検討する。またgene knock down細胞、過剰発現細胞を免疫不全マウスであるNOD-Scid、もしくは筋ジストロフィーモデルマウスであるmdxマウスに移植することで、その機能をin vivoにおいても検討する。また移植細胞により形成された筋を解析することにより、筋衛星細胞の未分化性維持と筋肥大・筋萎縮との関連を明らかにする。必要に応じ、同定された遺伝子を欠損した遺伝子改変マウスを用いることで、ターゲット遺伝子の発生段階からの機能を解析する。

研究成果

• [雑誌論文] Ground-based assessment of JAXA mouse habitat cage unit by mouse phenotypic studies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimbo M, 他37名, Ito N, Takeda S, Takahashi S.
  • 雑誌名: Experimental Animals. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A muscle-liver-fat signalling axis is essential for central control of adaptive adipose remodeling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Shimizu, Takako Maruyama, Noritada Yoshikawa, Ryo Matsumiya, Yanxia Ma, Naoki Ito, Yuki Tasaka, Akiko Kuribara-Souta, Keishi Miyata, Yuichi Oike, Stefan Berger, Gunther Schutz, Shin’ichi Takeda, Hirotoshi Tanaka.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: Article 6693
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms7693
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] G-CSF supports long-term muscle regeneration in mouse models of muscular dystrophy (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozomi Hayashiji, Shinsuke Yuasa, Yuko Miyagoe-Suzuki, Mie Hara, Naoki Ito, Hisayuki Hashimoto, Dai Kusumoto, Tomohisa Seki, Shugo Tohyama, Masaki Kodaira, Akira Kunitomi, Shin Kashimura, Makoto Takei, Yuki Saito, Shinichiro Okata, Toru Egashira, Jin Endo, Toshikuni Sasaoka, Shin’ichi Takeda, Keiichi Fukuda.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: Article 6745
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms7745
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle Satellite Cell Protein Teneurin-4 Regulates Differentiation during Muscle Regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii Kana, Nobuharu Suzuki, Yo Mabuchi, Naoki Ito, So-ichiro Fukada, Hideyuki Okano, Shin’ichi Takeda, Chihiro Akazawa.
  • 雑誌名: Stem Cells. 巻: 33 ページ: 3017-3027
  • DOI: doi: 10.1002/stem.2058
  • 査読あり
• [学会発表] 骨格筋量調節機構に肥満が及ぼす影響の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水宣明、伊藤尚基、武田伸一、田中廣壽
  • 学会等名: 東京大学医科学研究所-千葉大学真菌医学研究センター 共同利用・共同研究所点事業 平成27年度成果報告会
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所（東京都・港区）
  • 年月日: 2016-03-15 – 2016-03-15
• [学会発表] Adaptive Adipose Remodeling via Muscle-Liver-Gat Signaling Axis (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimizu N, Tasaka Y, Ito N, Yoshikawa N, Tanaka H
  • 学会等名: Keystone Symposia 2016 "Metabolism, Transcription and Disease"
  • 発表場所: Snowbird, Utah （アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-01-13 – 2016-01-13
  • 国際学会
• [学会発表] 負荷依存的な細胞内Ca2+濃度の上昇およびmTORの活性化が筋肥大を促進する (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 尚基、清水 宣明、田中 廣壽、武田 伸一
  • 学会等名: 第29回宇宙生物科学会大会
  • 発表場所: 帝京大学（東京都・板橋区）
  • 年月日: 2015-09-28 – 2015-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] リウマチ膠原病患者におけるステロイド誘発性筋萎縮の定量的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉川賢忠、細野治、上原昌晃、小田彩、小林弘、松宮遼、松原絵里佳、清水宣明、栗原明子、丸山崇子、田坂有希、馬場洋行、伊藤尚基、村上努夢、桐生茂、田中廣壽
  • 学会等名: 第1回日本筋学会学術集会
  • 発表場所: 国立研究開発法人 国立精神・神経医療研究センター（東京都・小平市）
  • 年月日: 2015-08-08 – 2015-08-08
• [学会発表] エネルギー代謝制御における骨格筋-肝臓-脂肪組織間シグナル (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水宣明、円山崇子、栗原明子、田坂有希、伊藤尚基、吉川賢忠、田中廣壽
  • 学会等名: 第1回日本筋学会学術集会
  • 発表場所: 国立研究開発法人 国立精神・神経医療研究センター（東京都・小平市）
  • 年月日: 2015-08-08 – 2015-08-08
• [学会発表] Ca2+シグナルによって誘起されるmTORの活性化が筋肥大を促進する (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 尚基、清水 宣明、田中 廣壽、武田 伸一
  • 学会等名: 第33回日本骨代謝学会学術集会 あり方委員会企画シンポジウム 筋・腱・靱帯シンポジウム
  • 発表場所: 新宿京王プラザホテル（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2015-07-25 – 2015-07-25
  • 招待講演
• [備考] アレルギー免疫科・免疫病治療学分野 | 東京大学 医科学研究所 附属病院
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/rheumatol/allergy/