Single cell analysis for tissue regeneration and lipid metabolism in skeletal muscle

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骨格筋の再生は、骨格筋幹細胞が、活性化、増殖、分化という段階で筋線維へと成熟する過程である。この過程は周囲の間質細胞により制御されており、マクロファージの関与が報告されている。本研究では、マクロファージがどのような分子により骨格筋幹細胞の機能を制御しているか明らかにすることを目的として、再生中のマウス骨格筋内の細胞のシングルセル解析を実施した。取得した遺伝子発現プロファイルから、再生過程において活性化骨格筋幹細胞とマクロファージが取り交わしているシグナル経路の候補を発見した。候補分子を高頻度に発現するマクロファージサブタイプで特異的に発現している表面抗原マーカーについて探索し、当表面抗原を用いてマクロファージサブタイプをフローサイトメーターで単離することに成功した。当マクロファージ亜集団が欠損したときに骨格筋再生が阻害されるか、試験管内で検証した。検証では、再生過程のマウス骨格筋由来細胞から構築した骨格筋オルガノイドを用いた。骨格筋幹細胞が筋線維へと成熟する過程で変動するマーカー遺伝子の発現解析と免疫染色から、当マクロファージ亜集団を除いたときに活性化骨格筋幹細胞マーカーの発現が減少し、骨格筋線維への成熟が阻害されていることが確認された。また生体内での機能解析も実施した。これまでに候補として抽出されたシグナル経路の阻害剤および中和抗体をマウスへ投与し、骨格筋再生が阻害され、活性化骨格筋幹細胞の頻度が減少していることも確認した。以上の結果から、シングルセル解析で得られた骨格筋幹細胞とマクロファージ間での相互作用が、活性化骨格筋幹細胞の機能制御を介して、骨格筋再生に寄与している可能性が示唆された。