筋衛星細胞の未分化性維持メカニズムの解明と筋ジストロフィー治療への応用

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K07082
• 研究機関: 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 林 晋一郎 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第一部, 室長 (10732381)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 骨格筋 / 筋衛星細胞 / 分化

研究実績の概要

筋ジストロフィーの根治療法として骨格筋幹細胞である筋衛星細胞を移植する方法が考えられるが、生体外で筋衛星細胞の未分化な状態を保持したまま培養することが難しく、移植に十分な数の筋衛星細胞を得られないことが課題となっている。この問題を解決するには未分化維持機構の解明が必要である。本研究では筋衛星細胞の未分化維持機構を明らかにすることを目的とした。

2019年度はレチノイン酸（化合物A）と類似の化合物を筋衛星細胞培養系へ添加し、その分化抑制効果を検討した。その結果、Am80などRARアゴニストで高い分化抑制効果が見られる一方で、RXRアゴニストでは全く効果が認められず、レチノイン酸による分化抑制効果はRARを介していることが明らかとなった。次に、siRARsを用いた実験から、レチノイン酸シグナルは主にRARαを介して作用することを明らかにした。さらにRARαによる筋衛星細胞の分化抑制機序を解析するため、現在はRARα発現ベクターの作製し、解析中である。

また、筋衛星細胞の未分化性を維持する細胞外基質について検討した。近年ラミニン511-E8フフラグメントが筋衛星細胞の未分化性を維持することが報告されており、(Stem Cell Rep10: 1-10, 2018)、本研究ではこれまで筋衛星細胞の培養に一般的に用いられてきたコラーゲンI、マトリゲルとラミニンフラグメントを比較した。その結果、ラミニン511-E8が最も優れた分化抑制効果を持ち、レチノイン酸と共に培養することで相乗的に分化抑制効果をもたらすことが明らかとなった。

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

当初の予定通りに進展している。

今後の研究の推進方策

前年度の計画ではChIPに使用可能なPax7の抗体が無いためにChIP-seqを行うことができなかった。そこで、本年度はPax7のC末側にタグを挿入したノックインマウスの作出を新たに計画している。これにより抗タグ抗体を用いたChIP-seqや免疫沈降-質量分析が可能となると考えられる。今後は確立した筋衛星細胞の未分化維持培養法を用いて、培養細胞の移植、およびヒト筋細胞への応用を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Association of Dermatomyositis Sine Dermatitis With Anti?Nuclear Matrix Protein 2 Autoantibodies (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Tanboon J, Hirakawa S, Komaki H, Fukushima T, Awano H, Tajima T, Yamazaki K, Hayashi R, Mori T, Shibuya K, Yamanoi T, Yoshimura H, Ogawa T, Katayama A, Sugai F, Nakayama Y, Yamaguchi S, Hayashi S, Noguchi S, Tachimori H, Okiyama N, Fujimoto M, Nishino I
  • 雑誌名: JAMA Neurology 巻: 77 ページ: 872～872
  • DOI: 10.1001/jamaneurol.2020.0673
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exon skipping induced by nonsense/frameshift mutations in DMD gene results in Becker muscular dystrophy (2020)
  • 著者名/発表者名: Okubo Mariko、Noguchi Satoru、Hayashi Shinichiro、Nakamura Harumasa、Komaki Hirofumi、Matsuo Masafumi、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Human Genetics 巻: 139 ページ: 247～255
  • DOI: 10.1007/s00439-019-02107-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] PAX3 Confers Functional Heterogeneity in Skeletal Muscle Stem Cell Responses to Environmental Stress (2019)
  • 著者名/発表者名: Der Vartanian Audrey、Qu?tin Marie、Michineau St?phanie、Aurad? Fr?d?ric、Hayashi Shinichiro、Dubois Christelle、Rocancourt Didier、Drayton-Libotte Bernadette、Szegedi Anik?、Buckingham Margaret、Conway Simon J.、Gervais Marianne、Relaix Fr?d?ric
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 24 ページ: 958～973.e9
  • DOI: 10.1016/j.stem.2019.03.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] COX6A2 Variants Cause a Muscle-Specific Cytochrome C Oxidase Deficiency (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue Michio、Uchino Shumpei、Iida Aritoshi、Noguchi Satoru、Hayashi Shinichiro、Takahashi Tsutomu、Fujii Katsunori、Komaki Hirofumi、Takeshita Eri、Nonaka Ikuya、Okada Yukinori、Yoshizawa Takuya、Van Lommel Leentje、Schuit Frans、Goto Yu‐ichi、Mimaki Masakazu、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 86 ページ: 193～202
  • DOI: 10.1002/ana.25517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three Novel MTM1 Pathogenic Variants Identified in Japanese Patients With X-linked Myotubular Myopathy (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Atsuko、Iida Aritoshi、Hayashi Shinichiro、Okubo Mariko、Oya Yasushi、Yamanaka Gaku、Takahashi Ikuko、Nonaka Ikuya、Noguchi Satoru、Nishino Ichizo
  • 雑誌名: Molecular Genetics & Genomic Medicine 巻: 7 ページ: e621～e621
  • DOI: 10.1002/mgg3.621
  • 査読あり
• [学会発表] 筋発生・再生過程における骨格筋細胞の分化制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 晋一郎
  • 学会等名: 第74回日本体力医学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨格筋の再生・発生過程における筋細胞の分化制御メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 晋一郎
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic diagnosis in large Japanese cohort using targeted re-sequencing system (2019)
  • 著者名/発表者名: Okubo M, Iida A, Inoue M, Saito Y, Ogasawara M, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] ADSSL1 myopathy is a fatigability disease presenting both nemaline bodies and lipid droplets in skeletal muscles-a study of 57 Japanese cases (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Noguchi S, Nishikawa A, Hayashi S, Iida A, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] ETS1 facilitates muscle satellite cell proliferation and stemness perpetuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kumutpongpanich T, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Two murine models for tubular aggregate myopathy with mutations in Stim1 and Orai1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Ogawa M, Endo Y, Lee J, Inoue Y, Inoue T, Nishino I, Noguchi S
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Mutation-specific therapy for X-linked myotubular myopathy (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Noguchi S, Kumutpongpanich T, Iida A, Okubo M, Matsuo M, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] Infantile-onset lipid storage myopathy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Indrawati LA, Noguchi S, Tanboon J, Ogasawara M, Saito Y, Kumutpongpanich T, Inoue M, Okubo M, Fukuda T, Sugie H, Goto Y, Iida A, Hayashi S, Nishino I
  • 学会等名: 24th International Congress of the World Muscle Society
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代シークエンサーを用いたデュシェンヌ/ベッカー型筋ジストロフィーの遺伝学的解析（続報） (2019)
  • 著者名/発表者名: 大久保真理子，野口 悟，飯田有俊，林 晋一郎，西野一三
  • 学会等名: 第64回日本人類遺伝学会
• [学会発表] COX6A2変異は横紋筋特異的なチトクロームc酸化酵素欠損症を引き起こす (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上道雄，内野俊平，飯田有俊，野口 悟，林 晋一郎，高橋 努，藤井克則，小牧宏文，竹下絵里，埜中征哉，岡田随象，吉澤拓也，Van Lommel L, Schuit F, 後藤雄一，三牧正和，西野一三
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] GNEミオパチーp.D207V変異は軽症型変異であり、ホモ接合体では極めて稀にしか発症しない (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡和香子，飯田有俊，岡田随象，大矢 寧，大久保真理子，小川 恵，松田文彦，日笠幸一郎，森 まどか，中村治雅，林 晋一郎，野口 悟，西野一三
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会
• [学会発表] ETS1 regulates muscle stem cell proliferation and stemness perpetuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kumutpongpanich T, Hayashi S, Noguchi S, Nishino I
  • 学会等名: 日本筋学会第5回学術集会