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

骨骼肌组织再生和脂质代谢的单细胞分析

• 批准号: 21H03331
• 负责人: 小池 博之
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nippon Medical School
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03331/
• 关键词: 骨格筋; 再生; シングルセル解析; 加齢; オルガノイド; マクロファージ; 細胞間相互作用; 骨格筋幹細胞; 1細胞解析; 炎症

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。

骨骼肌再生是骨骼肌干细胞在激活，增殖和分化阶段成熟成肌肉纤维的过程。该过程受周围的基质细胞调节，并且已经报道了巨噬细胞的参与。在这项研究中，我们对再生小鼠骨骼肌内的细胞进行了单细胞分析，目的是阐明巨噬细胞用于调节骨骼肌干细胞功能的分子。从获得的基因表达谱中，发现了在再生过程中由活化的骨骼肌干细胞和巨噬细胞相交的候选信号途径。我们搜索了经常表达候选分子的巨噬细胞亚型专门表达的表面抗原标记，并使用该表面抗原使用流式细胞仪成功地分离了巨噬细胞亚型。在体外测试了骨骼肌再生，以确定当存在骨骼肌再生时是否抑制巨噬细胞亚群。在验证中，使用了在再生过程中由小鼠骨骼肌衍生的细胞构成的骨骼肌器官。表达分析和免疫染色的标记基因，这些标志物基因作为骨骼肌干细胞的波动成熟成肌肉纤维，证实，当去除这种巨噬细胞亚群时，抑制了活化的骨骼肌干细胞标记的表达，并抑制成熟到骨骼肌纤维的表达。还进行了体内功能分析。还证实，将作为候选物和中和抗体提取的信号途径的抑制剂施用，抑制骨骼肌再生并降低活化的骨骼肌干细胞的频率。以上结果表明，通过单细胞分析获得的骨骼肌干细胞与巨噬细胞之间的相互作用可能通过激活的骨骼肌干细胞的功能控制有助于骨骼肌再生。

项目成果

骨格筋萎縮に対するビタミンA誘導体の機能評価

维生素A衍生物对骨骼肌萎缩的功能评价

• 发表时间: 2022
• 期刊: 実験医学
• 作者: 小池 博之;大石 由美子
• 通讯作者: 大石 由美子

Activated cholesterol metabolism is integral for innate macrophage responses by amplifying Myd88 signaling.

• DOI: 10.1172/jci.insight.138539
• 发表时间: 2022-11-22
• 期刊: JCI INSIGHT
• 影响因子: 8
• 作者: Hayakawa, Sumio;Tamura, Atsushi;Nikiforov, Nikita;Koike, Hiroyuki;Kudo, Fujimi;Cheng, Yinglan;Miyazaki, Takuro;Kubekina, Marina;Kirichenko, Tatiana, V;Orekhov, Alexander N.;Yui, Nobuhiko;Manabe, Ichiro;Oishi, Yumiko
• 通讯作者: Oishi, Yumiko

Mechanisms of cooperative cell-cell interactions in skeletal muscle regeneration.

• DOI: 10.1186/s41232-022-00234-6
• 发表时间: 2022-11-16
• 期刊: Inflammation and regeneration
• 影响因子: 8.1

Identification of a KLF5-dependent program and drug development for skeletal muscle atrophy

• DOI: 10.1073/pnas.2102895118
• 发表时间: 2021-08-25
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Liu, Lin;Koike, Hiroyuki;Oishi, Yumiko
• 通讯作者: Oishi, Yumiko

マクロファージのSREBP1aは腫瘍の増殖を制御する

巨噬细胞 SREBP1a 控制肿瘤生长

• 发表时间: 2021
• 作者: 高田 賢;小池 博之;佐藤 日向;大石 由美子
• 通讯作者: 大石 由美子