Novel Strategy to Prevent Skeletal Muscle Atrophy Based on "Muscle Atrophy Resistance" in Hibernating Animals

冬眠動物には、5-6ヵ月におよぶ冬眠前後で筋肉量や筋力がほとんど衰えない、骨格筋萎縮耐性ともいえる未解明の生理機能が存在する。本研究では冬眠を「長期間の身体不活動状態の継続」と捉え、冬眠動物がどのような適応機構を用いて骨格筋萎縮耐性を獲得するのかを解明し、さらに非冬眠動物のマウスで “衰えない筋肉”　を再現させる。ヒトの寝たきり防止を可能とする介入戦略の開発を最終ゴールに見据えて、冬眠動物が有する骨格筋萎縮耐性の獲得機構を解明し、非冬眠動物でそれを再現することが本研究の目的である。上記の目標を達成するために、本研究では特に課題1) 冬眠動物の骨格筋に共通して発現誘導・抑制される遺伝子群（DEGs）の網羅的解析を基盤とし、課題2) 骨格筋衛星細胞を用いて冬眠誘導性遺伝子の発現制御による筋タンパク質代謝調節機構を明らかにする。さらに課題3) 冬眠誘導性遺伝子のマウス骨格筋でのin vivo機能解析を通じ、冬眠動物の骨格筋萎縮耐性能を非冬眠動物であるマウス骨格筋で再現させる。研究開始初年度である2022年度においては、上記の課題1)を中心に研究を遂行し、クマとハムスターという２種類の冬眠動物の骨格筋における冬眠誘導性遺伝子の探索を完了させた。また、課題2)の遂行に必要となる冬眠動物骨格筋からの組織幹細胞単離方法についても実験手法を確立させ、冬眠誘導性遺伝子による筋タンパク質代謝制御機構の解析にも着手している。本年度において取得された知見については、すでに一部を原著論文として公開済みである（Miyazaki et al., Scientific Reports, 2022）。今後は獲得された冬眠誘導性の筋萎縮耐性候補遺伝子について、同遺伝子を骨格筋細胞に発現させて機能解析を行い、冬眠期の「衰えない筋肉」という形質を獲得・維持させている因子を同定する。

冬眠動物には、5-6ヵ月におよぶ冬眠前後で筋肉量や筋力がほとんど衰えない、骨格筋萎縮耐性ともいえる未解明の生理機能が存在する。本研究では冬眠を「長期間の身体不活動状態の継続」と捉え、冬眠動物がどのような適応機構を用いて骨格筋萎縮耐性を獲得するのかを解明し、さらに非冬眠動物のマウスで “衰えない筋肉”　を再現させる。ヒトの寝たきり防止を可能とする介入戦略の開発を最終ゴールに見据えて、冬眠動物が有する骨格筋萎縮耐性の獲得機構を解明し、非冬眠動物でそれを再現することが本研究の目的である。上記の目標を達成するために、本研究では特に課題1) 冬眠動物の骨格筋に共通して発現誘導・抑制される遺伝子群（DEGs）の網羅的解析を基盤とし、課題2) 骨格筋衛星細胞を用いて冬眠誘導性遺伝子の発現制御による筋タンパク質代謝調節機構を明らかにする。さらに課題3) 冬眠誘導性遺伝子のマウス骨格筋でのin vivo機能解析を通じ、冬眠動物の骨格筋萎縮耐性能を非冬眠動物であるマウス骨格筋で再現させる。研究開始初年度である2022年度においては、上記の課題1)を中心に研究を遂行し、クマとハムスターという２種類の冬眠動物の骨格筋における冬眠誘導性遺伝子の探索を完了させた。また、課題2)の遂行に必要となる冬眠動物骨格筋からの組織幹細胞単離方法についても実験手法を確立させ、冬眠誘導性遺伝子による筋タンパク質代謝制御機構の解析にも着手している。本年度において取得された知見については、すでに一部を原著論文として公開済みである（Miyazaki et al., Scientific Reports, 2022）。今後は獲得された冬眠誘導性の筋萎縮耐性候補遺伝子について、同遺伝子を骨格筋細胞に発現させて機能解析を行い、冬眠期の「衰えない筋肉」という形質を獲得・維持させている因子を同定する。