単一細胞オミクスを用いる老化に伴う骨格筋再生機能低下メカニズムの解明

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骨格筋の健全性維持のためには、組織損傷時に幹細胞が適切に活性化・増殖・分化され、組織が再生されなければならない。老化により再生機能が低下する一方で、筋分化に機能するヒストンバリアントがクロマチン構造に蓄積されることが知られているが、その原因はいまだ不明である。本研究では、機能する時期が異なる複数のヒストンバリアントの老化によるクロマチン構造への取り込みの変化に着目し、これらの変化が再生にもたらす影響とそのメカニズムの解明を目的とする。このとき、数理モデルを構築し、老化による再生能力低下の原因となる因子を同定するとともに、その制御メカニズムを解明する。マウスは寿命が短く加齢による老化の進行が急速なため、骨格筋老化の原因が、加齢により再生機能が低下したことにあるのか、DNA損傷等により細胞周期が停止した老化細胞にあるのか、区別が難しい。他方で、長寿命である樹木は基本的に加齢とともに老化は進行しないと考えられており、落葉樹では季節変化に応じて開葉と葉の老化が生じる。このように樹木では、加齢の影響を考慮する必要がないため、その組織である葉の生成と老化の制御メカニズムは理解しやすいと考えられる。そこで研究計画を見直し、加齢を考慮しない環境要因に対する遺伝子発現応答の数理モデルの構築を試みた。本年度は、異なる緯度に生育するソメイヨシノの芽と葉の一年間を通したトランスクリプトデータの網羅的な解析を行った。芽のサンプルに対し、異なる環境と季節を特徴づけるいくつかの遺伝子発現プロファイルを同定するとともに、それらが温度変化によって説明できることを明らかにした。この研究成果は、第７０回日本生態学会仙台大会（オンライン開催）で英語による口頭発表を行った。この内容は現在、論文を執筆中であり、国際誌への投稿を予定している。