Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

間葉系前駆細胞 / 筋分化 / 脂肪細胞 / 線維芽細胞 / 筋衛星細胞 / 骨格筋 / 筋ジストロフィー / ラット / CSPG4 / 生理学 / プロテオグリカン / 心筋 / 分化

ある種の病態では骨格筋や心筋に線維化や脂肪化が生じることで筋の機能が大きく損なわれる。この線維化や脂肪化は間葉系前駆細胞を共通の起源にもつ線維芽細胞や脂肪細胞の増加によるものである。本研究では間葉系前駆細胞ならびにそれを共通の起源にもつ線維芽細胞や脂肪細胞を筋細胞周囲の環境形成因子と位置づけ、その分化制御に関わるCSPG4分子の機能を明らかにするとともに、老化間葉系前駆細胞が筋分化を抑制することや間葉系前駆細胞の分化が可逆的であることを示した。

本研究では、間葉系前駆細胞の分化が可逆的であることや、老化した間葉系前駆細胞が周囲の筋の正常な発達を抑制することを見出した。さらに、間葉系前駆細胞の分化制御にCSPG4分子が関わることを発見した。これらの知見はいずれも、間葉系前駆細胞を標的とすることで筋ジストロフィーなどの重篤な筋疾患の新たな解決法の開発に繋がる可能性を示すものである。

多能性幹細胞 / 骨格筋 / 脂肪 / 分化

本課題は、申請者が取得した筋分化能・脂肪分化能の両者を併せ持つ多能性幹細胞クローン2G11を抗原として単クローン抗体を作成することにより、多能性幹細胞の細胞膜上に特異的に発現するような受容体分子の同定を試みるものである。
昨年度までに、2G11細胞を抗原とした単クローン抗体の作成を行った。2G11Balb/cマウスへの数回の免疫により、2G11細胞に対する抗体価が上昇したのを確認したのち、免疫マウスの脾細胞とミエローマ細胞を融合しハイブリドーマを作出した。合計614個のハイブリドーマが得られ、このうちラット骨格筋から採取した単核の細胞群を染色するものを20候補選択した。
本年度は得られた20候補のハイブリドーマが産生する抗体により認識される標的抗原の同定を進めた。その結果、いずれの抗原も当初の目的に合致したものではなかった。そこで、2G11細胞を抗原として免疫する方法やスクリーニングの方法に改良を加え、再度単クローン抗体の作成を試みることにした。

骨格筋 / 脂肪 / 筋衛星細胞 / 分化 / トランスジェニック / 筋線維 / 肥満 / 培養

本研究は、骨格筋の発達と体内の脂肪蓄積との間に相互作用が存在する、という仮説を検証することを目的としたものである。前年度、本研究で用いる予定であった肥満モデルのトランスジェニックラットの繁殖効率が低下し、十分な解析を行うことが出来なかったが、本年度は繁殖効率が回復したため、加齢に伴う骨格筋発達の低下について詳細な検討を行った。その結果、(1)本トランスジェニックラットにおける骨格筋発達の低下は、速筋線維を主体とする前脛骨筋、長指伸筋で著しく、遅筋線維を主体とするヒラメ筋では比較的軽微であることが判明した。(2)また、前脛骨筋重量の低下についてより詳細な解析を行ったところ、筋線維直径の著しい発達不全が生じていることがわかった。これらについては、現在、運動負荷などにより、脂肪蓄積を減少させた場合に改善が見られるか否かについてさらなる検討を行っている。
一方、前年度に着手した筋衛星細胞の脂肪細胞への分化機構に関しては、筋線維の状態がその分化能に影響を与えるという新たな知見を得ることができた。すなわち、筋衛星細胞が筋線維に付着したin vivoの状態を忠実に再現する培養系をまず確立した。この系により、筋線維の壊死・変性により筋衛星細胞が脂肪細胞へと分化誘導されることを見いだした。この結果から、筋線維が壊死・変性した際に何らかの因子の産生が亢進し、この因子が筋衛星細胞へと作用することにより脂肪細胞への分化が生じたものと推察された。現在、この因子の同定を目的とした実験が進行中である。
以上、本年度の研究により、骨格筋の発達と体内の脂肪蓄積との間に相互作用が存在するという仮説をさらに支持する知見を得ることができた。今後は骨格筋と脂肪との間の相互作用を仲介する因子の本態の解明に向け、さらに研究を遂行し、老化に伴う骨格筋萎縮の予防法や運動低下による肥満に起因する生活習慣病の予防法への確立へと応用していきたい。