筋肉の再生と組織の再構築を促進する「筋原性前駆細胞」

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筋肉の再生と組織の再構築を促進する「筋原性前駆細胞」

筋原性前駆細胞と呼ばれる筋肉細胞の前駆体を活性化し、マウスの筋肉細胞の再生を促進することが示されました。

“Loss of these progenitors has been connected to age-related muscle degeneration,” says Salk Professor Juan Carlos Izpisua Belmonte, the paper’s senior author. “Our study uncovers specific factors that are able to accelerate muscle regeneration, as well as revealing the mechanism by which this occurred.”

参照元:https://www.salk.edu/news-release/new-study-shows-how-to-boost-muscle-regeneration-and-rebuild-tissue/
– ソーク研究所 Salk Institute. May 25, 2021 –

老化によるさまざまな影響の1つに、高齢者の障害の原因となる筋肉量の減少があります。

ソーク研究所の研究者たちは、この減少に対抗するために、幹細胞研究で一般的に使用されている分子化合物を組み合わせて、筋肉組織の再生を促進する方法を研究しています。

2021年5月25日にNature Communications誌に掲載された研究では、これらの化合物を用いることで、筋原性前駆細胞と呼ばれる筋肉細胞の前駆体を活性化し、マウスの筋肉細胞の再生を促進することが示されました。

この方法をヒトに適用するにはさらなる研究が必要ですが、今回の研究は、筋肉の再生と成長に関連する基礎的なメカニズムを解明するものであり、アスリートや高齢者がより効果的に組織を再生するのに役立つ日が来るかもしれません。

本論文の上席著者であるソーク大学のJuan Carlos Izpisua Belmonte教授は話します。

「これらの前駆細胞が失われると、加齢に伴う筋肉の変性につながると言われています。今回の研究では、筋肉の再生を促進する特定の因子を明らかにするとともに、そのメカニズムも明らかにしました。」

今回の研究で使用された化合物は、発見者である日本人科学者の名前をとって、山中因子と呼ばれています。

山中因子は、DNAがコピーされて他のタンパク質に翻訳される過程を制御するタンパク質(転写因子と呼ばれる)の組み合わせです。

研究室では、皮膚細胞のような特殊な細胞を、より幹細胞に近い細胞、つまり様々な種類の細胞になる能力を持つ多能性細胞に変えるために使用されています。

Izpisua Belmonte研究室のポスドクである筆頭著者のChao Wang氏は話します。

「私たちの研究室では以前、これらの因子が細胞を若返らせ、生きた動物での組織再生を促進することを示しました。しかし、これがどのようにして起こるのかは、これまで知られていませんでした。」

筋の再生は、サテライト細胞とも呼ばれる筋幹細胞によって行われます。

サテライト細胞は、結合組織の層(基底膜)と筋繊維(筋線維)の間のニッチに位置しています。

今回の研究では、2種類のマウスモデルを用いて、山中因子の添加による筋幹細胞特異的あるいはニッチ特異的な変化を明らかにした。

また、山中因子の効果を年齢によらずに調べるために、若いマウスを用いた。

筋線維特異的モデルでは、山中因子の添加により、ニッチにおけるWnt4と呼ばれるタンパク質のレベルが低下し、衛星細胞が活性化されることで、マウスの筋再生が促進されることがわかりました。

一方、衛星細胞特異的モデルでは、山中因子は衛星細胞を活性化せず、筋再生を改善しなかったことから、Wnt4が筋再生に重要な役割を果たしていることが示唆された。

Roger Guillemin Chairを務めるIzpisua Belmonte氏によると、今回の研究で得られた知見は、いずれWnt4を標的とした新たな治療法につながる可能性があるという。

Belmonte氏は話します。

私たちの研究室では、最近、損傷後の筋肉の回復を促進し、筋肉の機能を改善するために使用できる新しい遺伝子編集技術を開発しました。この技術を使って、骨格筋のWnt4レベルを直接低下させるか、Wnt4と筋幹細胞とのコミュニケーションを遮断することができるかもしれません。」

研究者たちは、mRNAや遺伝子操作など、細胞を若返らせる他の方法も研究しています。

これらの技術は、最終的には、組織や臓器の再生を促進する新しいアプローチにつながる可能性があります。

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