前回の講義に関する質問 -...
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前回の講義に関する質問
Questions in Last Lecture
Q1 発生学のお勧め教科書は？
Q2 心臓はなぜ再生しないのか？
Ito, Dev Dyn, 2014
下等な動物の心臓は再生する
プラナリアの再生
Q3 骨格筋の幹細胞は、なぜ 「衛星細胞」というのか？
骨格筋幹細胞 – Skeletal muscle stem cell
骨格筋 (組織) Skeletal muscle (tissue)
筋線維 (多核細胞) Myofiber (multinuclear cell)
衛星細胞 (幹細胞) Satellite cell (stem cell)
衛星細胞 – Satellite cells
MF: 筋線維 Myofiber SC: 衛星細胞 Satellite cell
幹細胞 – Stem cells
未分化な幹細胞 Undifferentiated stem cell
細胞分裂 Cell division
分化 Differentiation
分化した細胞 Differentiated cell
自己複製 Self-renewal
幹細胞 Stem cell
骨格筋幹細胞 – Skeletal muscle stem cell
骨格筋 (組織) Skeletal muscle (tissue)
筋線維 (多核細胞) Myofiber (multinuclear cell)
衛星細胞 (幹細胞) Satellite cell (stem cell)
骨格筋の再生 – Skeletal muscle regeneration
増殖 Proliferation
再生
Regenera
tion
筋芽細胞 (前駆細胞) Myoblast (progenitor)
活性
化 Activation
筋線維 Myofiber
衛星細胞 / Satellite cell
筋管 Myotube
融合 Fusion
分化 Differentiation
筋細胞 Myocyte
幹細胞の分化に伴う遺伝子発現の変化
DAPI Pax7 GATA4 MyoD
Day 0
D
ay 3
衛星細胞
Sate
llite c
ell
Pax7/G
ATA4/M
yoD
Day 0 Day 1 Day 2 Day 3
筋芽細胞
Myobla
st
幹細胞の分化に伴う遺伝子発現の変化
Pax7-
GATA4+
MyoD+
Myog-
MHC-
Pax7+
GATA4-
MyoD-
Myog-
MHC-
衛星細胞 Satellite cell
Pax7+
GATA4+
MyoD+
Myog-
MHC-
筋芽細胞 Myoblast
Pax7-
GATA4-
MyoD+
Myog+
MHC+
筋管 Myotube
Pax7-
GATA4+
MyoD+
Myog+
MHC-
Pax7-
GATA4-
MyoD+
Myog+
MHC-
分化 Differentiation
骨格筋組織の再生実験
マウス前脛骨筋に毒素を注入すると、筋組織が破壊され、その後、筋再生が生じる。 筋線維の断面積や直径を計測し、筋再生の指標とする。
Day 0 Day 7 Day 14
組織切片作成・染色 マウス 前脛骨筋
幹細胞に発現する遺伝子を破壊すると組織再生異常が生じる
Day 14 Day 7
野生
型
遺伝
子改
変マ
ウス
超高齢社会 – Super aging society
高齢者 (WHO)：65歳以上 高齢化社会：高齢者 7% 以上 (1970年) 高齢社会 ：高齢者 14% 以上 (1994年) 超高齢社会：高齢者 21% 以上 (2007年) 2015年9月 現在 (総務省) • 65歳以上の高齢者：26.7% • 80歳以上の高齢者：1千万人以上 • 4人に1人が高齢者！ 2035年 予測 (厚生労働省) • 65歳以上の高齢者：33.4% • 3人に1人が高齢者！！
急速な高齢化！ 日：24年 独：40年 仏：128年
平均寿命 男 80歳 女 87歳
健康寿命 男 71歳 女 74歳
約10年
病気 → 寝たきり: 200万人
医療費: 40兆円
終末介護
農業資源 医療応用 生命現象
日常生活 運動 食事 予防
健康長寿 – 平均寿命と健康寿命
長野県民の平均寿命と健康寿命
平成22年以降、長野県民の平均寿命は男女ともに全国1位！
男性 平均寿命 健康寿命 差
全国平均 80歳 71歳 9年
飯田市 80歳 63歳 17年
伊那市 79歳 62歳 17年
駒ケ根市 81歳 63歳 18年
女性 平均寿命 健康寿命 差
全国平均 87歳 74歳 13年
飯田市 87歳 70歳 17年
伊那市 87歳 69歳 18年
駒ケ根市 87歳 66歳 21年
要支援・要介護になった原因
運動器の 障害 25%
脳血管 疾患 19% 認知症
16%
高齢に よる衰弱 13%
その他 27%
要支援・要介護になった原因 平成25年度厚生労働省国民生活基礎調査
ロコモティブ症候群 – 骨格筋機能の低下
関節軟骨・ 椎間板の低下
筋力・筋量・ 神経活動の低下 骨量の低下
サルコペニア (筋肉減弱症)
変形性膝関節症 変形性腰痛症
骨粗鬆症
歩行障害・寝たきり
歩けない、立ち上がれない （要支援・要介護）
骨格筋の再生 – Skeletal muscle regeneration
増殖 Proliferation
再生
Regenera
tion
筋芽細胞 (前駆細胞) Myoblast (progenitor)
活性
化 Activation
筋線維 Myofiber
衛星細胞 / Satellite cell
筋管 Myotube
融合 Fusion
分化 Differentiation
筋細胞 Myocyte
加齢に伴い、筋芽細胞の 増殖・分化能が衰える！
筋芽細胞の分化 – Differentiation of myoblasts
ミオシン
/ 細胞核
Day 0 Day 2 Day 4
明視
野
筋芽細胞 (前駆細胞) Myoblast (progenitor)
筋管 Myotube
融合 Fusion
分化 Differentiation
筋細胞 Myocyte
筋芽細胞の分化を促進する物質の探索
筋芽細胞 免疫染色 (ミオシン/細胞核)
ミオシン陽性細胞の自動計測 化合物・抽出物など
96穴プレート
探索結果の例
ミオシン/細胞核
対照
世界の食肉消費量
■ 全世界の食肉消費量 (t) ー 1人/年の食肉消費量 (kg)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Global-meat-consumption-1961-2009.png
培養食肉, 人工食肉 (Cultured meat, In vitro meat)
http://www.slate.com/articles/technology/future_tense/2015/09/in_vitro_meat_probably_won_t_save_the_planet_yet.html
筋芽細胞の分化 – Differentiation of myoblasts
ミオシン
/ 細胞核
Day 0 Day 2 Day 4
明視
野
筋芽細胞 (前駆細胞) Myoblast (progenitor)
筋管 Myotube
融合 Fusion
分化 Differentiation
筋細胞 Myocyte
Myomaker は筋管形成に必須である
Millay, Nature, 2013
+
Myoblasts 線維芽細胞 + Myomaker
融合する
筋芽細胞
Myomaker
+
線維芽細胞 融合しない
ヒト
ウシ
ブタ
ラット
マウ
ス
ニワ
トリ
ウズ
ラ
ヤモ
リ
カエ
ル
サカ
ナ
ヒト 91.4 90.0 88.7 88.7 86.4 86.9 86.4 83.3 75.1
ウシ 91.4 91.0 82.4 82.4 80.5 80.5 80.1 80.5 71.0
ブタ 90.0 91.0 85.1 85.1 82.4 82.8 81.9 80.5 71.9
ラット 88.7 82.4 85.1 97.7 85.1 85.5 83.7 81.4 72.9
マウス 88.7 82.4 85.1 97.7 85.1 85.5 83.7 81.0 72.9
ニワトリ 86.4 80.5 82.4 85.1 85.1 99.5 90.0 84.1 77.7
ウズラ 86.9 80.5 82.8 85.5 85.5 99.5 90.5 84.1 77.7
ヤモリ 86.4 80.1 81.9 83.7 83.7 90.0 90.5 85.9 76.8
カエル 83.3 80.5 80.5 81.4 81.0 84.1 84.1 85.9 76.8
サカナ 75.1 71.0 71.9 72.9 72.9 77.7 77.7 76.8 76.8
Myomakers のアミノ酸配列は脊椎動物間で保存されている
マウスとニワトリの筋芽細胞は融合するか？
mMB-GFP と chMB-DsRed の樹立
明視野/細胞核 GFP/細胞核 DsRed/細胞核
マウス筋芽細胞
m
MB
-GFP
ニワトリ筋芽細胞
ch
MB
-DsR
ed
マウス筋芽細胞とニワトリ筋芽細胞は融合する
mMB-GFP
chMB-DsRed 合成画像
Day 1
細胞核
Takaya, Anim Sci J, 2017