Myostatinによる新たな骨格筋量制御機構の解明と治療薬への応用

骨格筋は、我々の身体を支え、関節を可動させるために必須の運動器であり、骨格筋の量は、運動機能に極めて重要な要素である。TGF-βファミリーのMyostatinは、骨格筋特異的に発現する成長因子で、ヒトを含む様々な脊椎動物でMyostatinの機能喪失による筋肥大が確認されている。Myostatinは、TGF-βファミリーの膜貫通型キナーゼ受容体に結合し細胞内シグナルを活性化する。本研究では、骨格筋量を調節するMyostatinの細胞膜上の受容体の解析を進め、標的遺伝子等を含めた分子機構を解明し、治療薬へ応用することを目指している。Myostatinは、膜貫通型キナーゼ受容体のALK4とALK5の両者の受容体に結合する可能性が示唆されているため、2022年度は、ALK4およびALK5のエクソン領域の一部を欠失させるガイドRNAを設計し、ALK4/ALK5のノックアウト (KO)細胞の樹立を行った。マウス筋芽細胞C2C12細胞に設計したガイドRNAとCas9タンパクをエレクトロポレーション法で導入後、限界希釈法で単一クローンを取得、ALK4とALK5の両者のエクソン領域の一部がホモで欠失しているクローン (ALK4/ALK5 double KO)を選抜した。ALK4/ALK5 double KO細胞は、親株のC2C12細胞に比較して、筋管形成が著しく亢進していることが判明した。さらに、ALK4/ALK5 double KOにALK4もしくはALK5を一過性に発現させると、多核の筋管形成が阻害されることが分かった。本結果から、骨格筋量の調節には、ALK4とALK5の両者が重要であることが示唆され、生細胞で高感度にALK4とALK5受容体の相互作用を解析できる実験系の樹立も進めた。

骨格筋は、我々の身体を支え、関節を可動させるために必須の運動器であり、骨格筋の量は、運動機能に極めて重要な要素である。TGF-βファミリーのMyostatinは、骨格筋特異的に発現する成長因子で、ヒトを含む様々な脊椎動物でMyostatinの機能喪失による筋肥大が確認されている。Myostatinは、TGF-βファミリーの膜貫通型キナーゼ受容体に結合し細胞内シグナルを活性化する。本研究では、骨格筋量を調節するMyostatinの細胞膜上の受容体の解析を進め、標的遺伝子等を含めた分子機構を解明し、治療薬へ応用することを目指している。Myostatinは、膜貫通型キナーゼ受容体のALK4とALK5の両者の受容体に結合する可能性が示唆されているため、2022年度は、ALK4およびALK5のエクソン領域の一部を欠失させるガイドRNAを設計し、ALK4/ALK5のノックアウト (KO)細胞の樹立を行った。マウス筋芽細胞C2C12細胞に設計したガイドRNAとCas9タンパクをエレクトロポレーション法で導入後、限界希釈法で単一クローンを取得、ALK4とALK5の両者のエクソン領域の一部がホモで欠失しているクローン (ALK4/ALK5 double KO)を選抜した。ALK4/ALK5 double KO細胞は、親株のC2C12細胞に比較して、筋管形成が著しく亢進していることが判明した。さらに、ALK4/ALK5 double KOにALK4もしくはALK5を一過性に発現させると、多核の筋管形成が阻害されることが分かった。本結果から、骨格筋量の調節には、ALK4とALK5の両者が重要であることが示唆され、生細胞で高感度にALK4とALK5受容体の相互作用を解析できる実験系の樹立も進めた。