心筋分化における環状RNAの分子メカニズムの解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K09585
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 西山 崇比古 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (20464844)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 心筋分化 / 環状ＲＮＡ

研究実績の概要

発生過程や癌疾患をはじめとした多くの病態では蛋白質をコードしないRNA (non-coding RNA)が遺伝子発現制御に大きく関わる。更に、近年の知見として新たにスプライシングにより除去されたRNA断端が融合し形成されるcircular RNA (circRNA)と呼ばれる環状RNAが同定された。しかし、多くのcircRNAの疾患機序、発生過程における重要な役割は未だ十分には解明されておらず、循環器領域においてもcircRNAの疾患発症、病態生理に関する報告は少ない。そこで、特に心臓に高発現する心筋特異的circRNAに注目し、RNA-seqを用いて心臓発生、心筋分化誘導に重要な機能を果たすcircRNAを解析する。本研究では、非コーディングRNAでもまだ機能が十分に解明されていない 環状RNAに着目している。かつては意味のない配列と考えられていた非コーディングRNAであるが、今までは転写制御に関する重要な機能を持つことがわかってきている。今までにも。心臓発生では心筋特異的microRNAやlincRNAの配列解析が進んでおり、心臓で高発現するmicroRNAやlincRNAの特異的欠損マウスでは、心臓に重大な欠陥を呈することがわかってきている。また、ＥＳ細胞を用いた研究でも、心筋分化をmicroRNAが効率上昇に寄与することがわかってきている。心筋特異的な環状RNAの作用機序に関する具体的な報告は少なく、クロマチン修飾によってエピジェネティックな転写制御を心臓発生、心筋分化過程で解明することを目標としている。心筋分化誘導の最終的な応用は再生医学という実臨床へ結び付けることを目的としている。現在、iPS細胞の心筋分化誘導が確立され、より効果的な心筋分化誘導を開発することが将来の心筋再生医療への大きな発展となる。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

心臓発生と心筋分化誘導下において必要な環状RNAを同定するためにマウス胎児、出生後、成獣からＲＮＡを抽出した。また、ＥＳ細胞から心筋分化誘導し作成した心筋細胞と未分化状態のＥＳ細胞からＲＮＡを抽出した。これらの、サンプルより心筋特異的な環状 RNAを特定することができた。免疫クロマチン沈降を施行し、心筋特異的な環状 RNAと関連するヒストン修飾因子の同定をおこなっているが、現在明らかなに分化誘導に関する因子の特定に至っていないために予定よりも遅れを認めている。

今後の研究の推進方策

同定した心筋特異的環状RNAに対する特異的抗体を用いて、転写因子や結合タンパク質の同定、ＤＮＡとの相互作用やヒストン修飾のゲノム上での局在を同定する。心臓発生における作用を調べるために、ＥＳ細胞やマウス心臓、ips細胞からのサンプルを用いる予定である。ヒストンの翻訳後修飾は様々な細胞機能制御に重要な役割を果たすことがわかっているが、遺伝子の発現やクロマチン構造の制御には特にヒストンＨ３の9番のメチル化が注目されている。遺伝子の発現制御やゲノムの安定性関わるヘテロクロマチンの維持に重要であるメチル化酵素、脱メチル化酵素、複合タンパク質との相互作用に重点をおいて解析する。免疫クロマチン沈降のみでは修飾因子の同定が困難である場合には次世代シークエンサーを用いてより詳細な解析を加える。

次年度使用額が生じた理由

心臓発生における作用を調べるために、ＥＳ細胞やマウス心臓、ips細胞からのサンプルを用いる予定である。そのために、材料の維持費用と培養試薬の調整が必要であったため。
ヒストンの翻訳後修飾は様々な細胞機能制御に重要な役割を果たすことがわかっているが、遺伝子の発現やクロマチン構造の制御には特にヒストンＨ３の9番のメチル化が注目されている。遺伝子の発現制御やゲノムの安定性関わるヘテロクロマチンの維持に重要であるメチル化酵素、脱メチル化酵素、複合タンパク質との相互作用に重点をおいて解析する。免疫クロマチン沈降のみでは修飾因子の同定が困難である場合には次世代シークエンサーを用いてより詳細な解析を加える必要性が生じたため。

研究成果

• [雑誌論文] Prevalence and clinical characteristics of obstructive- and central-dominant sleep apnea in candidates of catheter ablation for atrial fibrillation in Japan. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohno T, Kimura T, Fukunaga K, Yamasawa W, Fujisawa T, Fukuoka R, Nakajima K, Kashimura S, Kunitomi A, Katsumata Y, Nishiyama T, Nishiyama N, Aizawa Y, Fukuda K, Takatsuki S.
  • 雑誌名: Int J Cardiol. 巻: 260 ページ: 99-102
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2018.01.103.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Percutaneous Occlusion of Patent Ductus Arteriosus for an Elderly Patient With Refractory Congestive Heart Failure. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoji S, Kanazawa H, Yanagisawa R, Tanaka M, Fukuoka R, Akita K, Kimura M, Arai T, Kawakami T, Hayashida K, Yuasa S, Tsuruta H, Itabashi Y, Murata M, Nishiyama T, Kohno T, Maekawa Y, Fukuda K.
  • 雑誌名: Circ Heart Fail. 巻: 2 ページ: e004764
  • DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.117.004764.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Analysis of the Heart Rate Variability During Incremental Exercise for the Detection of the Ventilatory Threshold. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi Y, Katsumata Y, Sadahiro T, Azuma K, Akita K, Isobe S, Yashima F, Miyamoto K, Nishiyama T, Tamura Y, Kimura T, Nishiyama N, Aizawa Y, Fukuda K, Takatsuki S.
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc. 巻: 7 ページ: e006612
  • DOI: 10.1161/JAHA.117.006612.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tachycardia-Induced J-Wave Changes in Patients With and Without Idiopathic Ventricular Fibrillation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Aizawa Y, Takatsuki S, Nishiyama T, Kimura T, Kohsaka S, Kaneko Y, Inden Y, Takahashi N, Nagase S, Aizawa Y, Fukuda K.
  • 雑誌名: Circ Arrhythm Electrophysiol. 巻: 10 ページ: e005214
  • DOI: 10.1161/CIRCEP.117.005214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitral isthmus ablation using a circular mapping catheter positioned in the left atrial appendage as a reference for conduction block (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama T, Kimura T, Fujisawa T, Nakajima K, Kunitomi A, Kashimura S, Katsumata Y, Nishiyama N, Aizawa Y, Fukuda K, Takatsuki S.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 ページ: 52724-52734
  • DOI: 10.18632/oncotarget.17092
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Characteristics between patients with paroxysmal and persistent atrial fibrillation at the time of first clinical diagnosis (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山崇比古
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Quality of Life of the patients Taking Anticoagulation with/without Antiplatelet for Atrial Fibrillation (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山崇比古
  • 学会等名: 第81回日本循環器学会学術集会