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Sepsis remains a leading cause of mortality and long-term disability, with survivors frequently developing intensive care unit-acquired weakness (ICU-AW) as part of post-intensive care syndrome. To identify a nutritional therapy for ICU-AW, we investigated the mechanisms underlying sepsis-induced skeletal muscle dysfunction using a cecal slurry-induced sepsis mouse model. Although body weight and skeletal muscle mass recovered 14 days after sepsis induction, muscle strength remained impaired, accompanied by persistent mitochondrial abnormalities. Transcriptomic analysis revealed that the pathways termed the 'sirtuin signaling pathway' and 'mitochondrial dysfunction' significantly enriched and Sirt3, a major mitochondrial nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺)-dependent deacetylase, was downregulated. Biochemical analyses confirmed increased acetylated lysine of mitochondrial proteins in septic muscle tissue. Among these proteins, mass spectrometry detected several proteins in the acetylated band, including multiple complex I subunits. Whether these are direct SIRT3 targets remains to be determined. Knockdown of Sirt3 in C2C12 myotubes impaired mitochondrial respiration, whereas treatment with β-nicotinamide mononucleotide (β-NMN) partially rescued energy production. In vivo, acute-phase administration of β-NMN preserved mitochondrial morphology and skeletal muscle strength without altering muscle mass. These findings demonstrate that sepsis induces mitochondrial dysfunction and persistent muscle weakness associated with Sirt3 downregulation, and highlights β-NMN supplementation as a promising NAD⁺-targeted therapeutic strategy for mitigating ICU-AW.

The prevalence of both osteoporosis and sarcopenia increases with age, and 60% of elderly sarcopenia patients also develop osteoporosis. However, the co-occurrence of osteoporosis and sarcopenia remains unclear. We performed single-cell 5’RNA-seq on human skeletal muscle tissues and investigated the enrichment of heritability for musculoskeletal traits in cell type specific cis-regulatory regions. We found the fibroblast-specific cis-regulatory regions are highly enriched in the heritability of bone mineral density (BMD). Using GWAS, we identified estrogen receptor α (ESR1) as a common transcription factor that correlated with both BMD and lean mass. We hypothesized that deficiency of estrogen signaling in fibroblast may attenuate musculoskeletal homeostasis. Therefore, we generated mice lacking Esr1 in PDGFRα (a fibroblast marker) + cells (Esr1ΔPα). Although muscle mass and grip strength were not different between groups, distal femoral BMD and cortical thickness were significantly lower in Esr1ΔPα compared to control. Bone histomorphometry showed that cortical bone in Esr1ΔPα exhibited a high turnover bone phenotype. Bulk RNA-seq using PDGFRα+ cells revealed that Igfbp5 expression was significantly higher in Esr1ΔPα compared to control. Furthermore, serum IGFBP5 level was significantly higher in Esr1ΔPα. IGFBP5 treatment in vitro significantly suppressed osteoblast differentiation and facilitated osteoclast differentiation. These results suggest that estrogen signaling in PDGFRα+ cells suppresses Igfbp5 expression, then maintains bone mass, indicating that estrogen signaling in PDGFRα+ cells plays a significant role in bone metabolism.

Apoptotic chromatin condensation inducer 1 (Acin1) is an RNA-binding protein involved in the regulation of alternative splicing, but its physiological function remains unclear. Global deletion of Acin1 causes embryonic lethality around E11.5, with mutants exhibiting developmental delays and increased apoptosis. Using conditional knockout mice, we found that skeletal muscle myofiber-specific Acin1 knockout mice (Acin1 MKO) are viable and fertile and that Acin1 MKO mice show enlarged myofibers and ongoing muscle damage and regeneration, characterized by increased central nuclei and embryonic myosin heavy chain expression. RNA-seq analysis revealed that Acin1 deletion altered the expression and splicing patterns of genes crucial for muscle function. Notable changes included modified splicing of genes associated with muscle disease and mitochondrial function, often resulting in the expression of gene variants typical of immature or diseased muscle. These findings suggest that Acin1 is essential for embryonic development and has limited effects on muscle structure and homeostasis via its regulation of gene expression and alternative splicing.

Androgen is widely acknowledged to regulate skeletal muscle mass, however, the specific mechanism driving muscle atrophy resulting from androgen deficiency remains elusive. Systemic androgen receptor knockout (ARKO) mice exhibit reduction in both muscle strength and muscle mass while skeletal muscle fiber specific ARKO mice have decreased muscle strength without affecting skeletal muscle mass in the limbs. Therefore, androgens may indirectly regulate skeletal muscle mass through effects on non-myofibers. Considering this, we investigated focusing on blood fluid factors that might play a role in the regulation of skeletal muscle mass under the influence of androgens. Using male mice model of sham, orchidectomy and DHT replacement, mass spectrometry for serum samples of each group identified epidermal growth factor receptor (EGFR) as a candidate protein involving the regulation of skeletal muscle mass affected by androgens. Egfr expression in both liver and epididymal white adipose tissue correlated with androgen levels. Furthermore, Egfr expression in these tissues was predominantly elevated in male compared to female mice. Interestingly, male mice exhibited significantly elevated serum EGFR concentrations compared to their female counterparts, suggesting a connection with androgen levels. Treatment of EGFR to C2C12 cells promoted phosphorylation of AKT and its downstream S6K, and enhanced the protein synthesis in vitro. Furthermore, the administration of EGFR to female mice revealed a potential role in promoting an increase in skeletal muscle mass. These findings collectively enhance our understanding of the complex interplay among androgens, EGFR, and the regulation of skeletal muscle mass.

Androgens exert their effects primarily by binding to the androgen receptor (AR), a ligand-dependent nuclear receptor. While androgens have anabolic effects on skeletal muscle, previous studies reported that AR functions in myofibers to regulate skeletal muscle quality, rather than skeletal muscle mass. Therefore, the anabolic effects of androgens are exerted via nonmyofiber cells. In this context, the cellular and molecular mechanisms of AR in mesenchymal progenitors, which play a crucial role in maintaining skeletal muscle homeostasis, remain largely unknown. In this study, we demonstrated expression of AR in mesenchymal progenitors and found that targeted AR ablation in mesenchymal progenitors reduced limb muscle mass in mature adult, but not young or aged, male mice, although fatty infiltration of muscle was not affected. The absence of AR in mesenchymal progenitors led to remarkable perineal muscle hypotrophy, regardless of age, due to abnormal regulation of transcripts associated with cell death and extracellular matrix organization. Additionally, we revealed that AR in mesenchymal progenitors regulates the expression of insulin-like growth factor 1 (Igf1) and that IGF1 administration prevents perineal muscle atrophy in a paracrine manner. These findings indicate that the anabolic effects of androgens regulate skeletal muscle mass via, at least in part, AR signaling in mesenchymal progenitors.

Epigenetic transcriptional regulation is essential for the differentiation of various types of cells, including skeletal muscle cells. DNA methyltransferase 1 (Dnmt1) is responsible for maintenance of DNA methylation patterns via cell division. Here, we investigated the relationship between Dnmt1 and skeletal muscle regeneration. We found that Dnmt1 is upregulated in muscles during regeneration. To assess the role of Dnmt1 in satellite cells during regeneration, we performed conditional knockout (cKO) of Dnmt1 specifically in skeletal muscle satellite cells using Pax7CreERT2 mice and Dnmt1 flox mice. Muscle weight and the cross-sectional area after injury were significantly lower in Dnmt1 cKO mice than in control mice. RNA sequencing analysis revealed upregulation of genes involved in cell adhesion and apoptosis in satellite cells from cKO mice. Moreover, satellite cells cultured from cKO mice exhibited a reduced number of cells. These results suggest that Dnmt1 is an essential factor for muscle regeneration and is involved in positive regulation of satellite cell number.

Pax7 expression marks stem cells in developing skeletal muscles and adult satellite cells during homeostasis and muscle regeneration. The genetic determinants that control the entrance into the myogenic program and the appearance of PAX7+ cells during embryogenesis are poorly understood. SIX homeoproteins are encoded by the Sine oculis homeobox related Six1-Six6 genes in vertebrates. Six1, Six2, Six4 and Six5 are expressed in the muscle lineage. Here we tested the hypothesis that Six1 and Six4 could participate in the genesis of myogenic stem cells. We show that fewer PAX7+ cells occupy a satellite cell position between the myofiber and its associated basal lamina in Six1 and Six4 (s1s4KO) at E18. However, PAX7+ cells are detected in remaining muscle masses present in the epaxial region of the double mutant embryos and are able to divide and contribute to muscle growth. To further characterize the properties of s1s4KO PAX7+ cells, we analyzed their transcriptome and tested their properties after transplantation in adult regenerating tibialis anterior (TA) muscle. Mutant stem cells form hypotrophic myofibers that are not innervated but retain the ability to self-renew.

In vivo reprogramming is a promising approach for tissue regeneration in response to injury. Several examples of in vivo reprogramming have been reported in a variety of lineages, but some including skeletal muscle have so far proven refractory. Here, we show that acute and chronic injury enables transcription-factor-mediated reprogramming in skeletal muscle. Lineage tracing indicates that this response frequently originates from Pax7+ muscle stem cells. Injury is associated with accumulation of senescent cells, and advanced aging or local irradiation further enhanced in vivo reprogramming, while selective elimination of senescent cells reduced reprogramming efficiency. The effect of senescence appears to be, at least in part, due to the release of interleukin 6 (IL-6), suggesting a potential link with the senescence-associated secretory phenotype. Collectively, our findings highlight a beneficial paracrine effect of injury-induced senescence on cellular plasticity, which will be important for devising strategies for reprogramming-based tissue repair.

The conserved Notch pathway functions in diverse developmental and disease-related processes, requiring mechanisms to ensure appropriate target selection and gene activation in each context. To investigate the influence of chromatin organisation and dynamics on the response to Notch signalling, we partitioned Drosophila chromatin using histone modifications and established the preferred chromatin conditions for binding of Su(H), the Notch pathway transcription factor. By manipulating activity of a co-operating factor, Lozenge/Runx, we showed that it can help facilitate these conditions. While many histone modifications were unchanged by Su(H) binding or Notch activation, we detected rapid changes in acetylation of H3K56 at Notch-regulated enhancers. This modification extended over large regions, required the histone acetyl-transferase CBP and was independent of transcription. Such rapid changes in H3K56 acetylation appear to be a conserved indicator of enhancer activation as they also occurred at the mammalian Notch-regulated Hey1 gene and at Drosophila ecdysone-regulated genes. This intriguing example of a core histone modification increasing over short timescales may therefore underpin changes in chromatin accessibility needed to promote transcription following signalling activation.

Pax7は、骨格筋幹細胞のマーカであり、骨格筋幹細胞の増殖・分化を制御する転写因子である。Pax7は、静止期ならびに増殖期の骨格筋幹細胞に発現している。そのため、静止期あるいは増殖期によって標的となる遺伝子が異なると予想される。一般的に、転写因子は、転写共役因子と転写複合体を形成し、標的遺伝子の特異的発現制御を行っていると考えられている。しかしながら、Pax7の転写共役因子の網羅的探索は行われていない。そこで本研究では、Pax7の転写共役因子を網羅的に同定するために、Pax7に新規の近位依存性ビオチン化酵素AirID (ancestral BirA for proximity-dependent biotin identification) を融合させたマウスを作成した。AirIDの特異的なビオチン標識能が高いため、骨格筋幹細胞を単離することなく、腓腹筋全体からビオチン化タンパク質を単離することで、Pax7に結合することが予想される転写共役因子が同定された。今後の詳細な検討により、Pax7による骨格筋幹細胞制御の詳細を解明することで、将来の筋疾患治療への応用が期待される。

我が国をはじめとする先進諸国では、人口の高齢化が進行しており、今後さらに高齢化率が上昇すると予測されている。高齢者における Quality of Life（QOL）が著しく低下する主な要因の一つとして、サルコペニア（加齢性筋肉減少症）を含む骨格筋の筋力および筋量の低下が挙げられる。そのため、正常な筋力と筋量を維持することは、健康寿命の延伸において極めて重要である。男性ホルモンであるアンドロゲン（androgen）は、その投与により筋力や筋量を増強する効果が知られている。この作用は、アンドロゲンがアンドロゲン受容体（androgen receptor, AR）に結合することで発揮されるため、骨格筋における AR の機能を解析することは、アンドロゲンが骨格筋を制御する仕組みを理解する上で不可欠である。これまでの我々の研究において、骨格筋を構成する三種類の細胞、すなわち実質細胞である骨格筋細胞、成体幹細胞である筋衛星細胞、および間質に存在する間葉系前駆細胞が、それぞれ AR を発現していることを明らかにした。また、骨格筋細胞特異的に AR 遺伝子を欠損したマウスを用いて、骨格筋幹細胞の AR は、骨格筋再生への関与は限定的であることを示した。さらに、間葉系前駆細胞における AR が、骨格筋の量を調整するタンパク質であるインスリン様成長因子（IGF1）の発現を調整することで、骨格筋量を制御していることを示した。加えて、骨格筋細胞における ARの標的遺伝子を網羅的に同定し、骨格筋の雌雄差を生み出す遺伝子を見出している。以上のように、アンドロゲンの作用は、それを受容する AR を発現する細胞によって大きく異なることを解明してきた。今後、本研究を起点として、細胞特異的な AR による作用機序の詳細を解明し、その作用機序に則した標的細胞の同定と、標的分子・創薬標的の構築が期待される。

「評価」とは、「事物や個人、組織の価値判断を行うこと」である。しかし、日本語の「評価」に相当する英語は、その目的、場面、対象によって多岐にわたる[1]「評価」という言葉は，文脈によって、また、それを使う人／受け取る人によって、異なった意味でありえる。 現在、日本では、科学技術や学術の分野において、大学等の機関評価，研究開発プロジェクトの評価、研究課題の評価、大学教員の個人評価、等々、様々な「評価」が実施されている。「評価疲れ」の指摘も聞かれる。「評価」は、何らかの目的（資源配分の決定、進捗度の点検、等）があって実施される手段である。そのため、「評価」を実施する際には、その目的を明確にした上で、それを適切に達成するための「評価システム」が個別に構築される。 本フォーラムでは、「若手研究者の評価」に焦点をあてる。「研究者の評価」の場合、その「評価」の目的の中に、評価によって「被評価者の研究意欲が高まること」が含まれるべきである。「若手研究者」の場合は、なおさら、である。広島大学や島根大学で展開中の事業から得られた知見・経験を踏まえて、国内外の現状調査をふまえつつ、「若手研究者の育成」に資する「評価」とはどうあるべきかを考える。

アンドロゲンは、リガンド依存性核内受容体であるアンドロゲン受容体(AR)に結合する ことにより、その作用の大部分を発揮する。アンドロゲンは骨格筋に対して同化作用を持 つが、以前の研究では、骨格筋細胞の AR は、骨格筋の筋量よりも、骨格筋の質を調節す ると報告されている。したがって、アンドロゲンの骨格筋の量への作用は、骨格筋細胞以 外の細胞を介して発揮されることになる。このような背景から、骨格筋の恒常性維持に重 要な役割を果たす間葉系前駆細胞における AR の細胞的および分子的メカニズムは、ほと んど未知のままである。本研究では、間葉系前駆細胞における AR の発現を証明し、間葉 系前駆細胞において AR を欠損させると、成熟成体マウスの四肢筋量が減少することを見 出した。間葉系前駆細胞における AR の欠損は、細胞死や細胞外マトリックスの構成に関 連する転写産物の異常な制御により、年齢に関係なく、顕著な会陰筋の筋萎縮を引き起こ した。さらに、間葉系前駆細胞における AR が、インスリン様成長因子 1(IGF1)の発現を 制御すること、および IGF1 の投与が、パラクリン様式で会陰筋の萎縮を防ぐことを明らか にした。これらの知見は、アンドロゲンの同化作用が、少なくとも部分的には間葉系前駆 細胞における AR シグナル伝達を介して骨格筋量を調節していることを示している。

【目的】アンドロゲンは、核内受容体であるアンドロゲン受容体 (androgen receptor, AR) と結合し、転写因子として働くことで、そのほとんどの機能を発揮する。しかしながら、定常状態の骨格筋組織維持に必須である間葉系前駆細胞におけるARを介する機能については、明らかにできていない。本研究の目的は、骨格筋間葉系前駆細胞でのアンドロゲン標的遺伝子を同定し、その機能から骨格筋組織でのアンドロゲン作用の分子メカニズムを明らかにすることである。【方法】間葉系前駆細胞特異的にARを欠損させる遺伝子改変マウスを作成し、RNA-seqならびにCUT&RUNにより、ARの機能ならびにその標的遺伝子を探索した。【結果】間葉系前駆細胞特異的AR欠損オスマウスにおいて、四肢の筋肉量が減少することを見出した。さらにRNA-seqの結果から、間葉系前駆細胞におけるARの欠損は、アポトーシスとタンパク質分解に関連する転写産物の異常制御を引き起こすことを見出した。加えて、CUT&RUNの結果から、間葉系前駆細胞におけるARは、インスリン様成長因子1の発現を制御することを明らかにした。【結論】これらの結果は、間葉系前駆細胞に発現するARによって制御されるIGF1を介して、骨格筋量を調節していることを示唆している。

アンドロゲンは、核内受容体であるアンドロゲン受容体 (androgen receptor, AR) と結合し、転写因子として働くことで、そのほとんどの機能を発揮する。しかしながら、定常状態の骨格筋組織維持に必須である間葉系前駆細胞におけるARを介する機能については、明らかにできていない。本研究の目的は、骨格筋間葉系前駆細胞でのアンドロゲン標的遺伝子を同定し、その機能から骨格筋組織でのアンドロゲン作用の分子メカニズムを明らかにすることである。間葉系前駆細胞特異的にARを欠損させる遺伝子改変マウスを作成し、RNA-seqならびにCUT&RUNにより、ARの機能ならびにその標的遺伝子を探索した。間葉系前駆細胞特異的AR欠損オスマウスにおいて、四肢の筋肉量が減少することを見出した。さらにRNA-seqの結果から、間葉系前駆細胞におけるARの欠損は、アポトーシスとタンパク質分解に関連する転写産物の異常制御を引き起こすことを見出した。加えて、CUT&RUNの結果から、間葉系前駆細胞におけるARは、インスリン様成長因子1の発現を制御することを明らかにした。これらの結果は、間葉系前駆細胞に発現するARによって制御されるIGF1を介して、骨格筋量を調節していることを示唆している。

Androgens exert their effects primarily by binding to the androgen receptor (AR), a ligand-dependent nuclear receptor. While androgens have anabolic effects on skeletal muscle, previous studies reported that AR functions in myofibers to regulate skeletal muscle quality, rather than skeletal muscle mass. Therefore, the anabolic effects of androgens are exerted via extra-myofiber cells or tissues. In this context, the cellular and molecular mechanisms of AR in mesenchymal progenitors, which play a crucial role in maintaining skeletal muscle homeostasis, remain largely unknown. In this study, we demonstrated expression of AR in mesenchymal progenitors and found that targeted AR ablation in mesenchymal progenitors reduced limb muscle mass in mature adult, but not young or aged, male mice, although fatty infiltration of muscle was not affected. The absence of AR in mesenchymal progenitors led to remarkable perineal muscle hypotrophy, regardless of age, due to abnormal regulation of transcripts associated with apoptosis and proteolysis. Additionally, we revealed that AR in mesenchymal progenitors regulates the expression of insulin-like growth factor 1, which can increase skeletal muscle mass in a paracrine manner. These findings indicate that the anabolic effects of androgens indirectly regulate skeletal muscle mass via, at least in part, AR signaling in mesenchymal progenitors.

我が国をはじめ、先進諸国では高齢化が進行し、今後、更に高齢化率が進むと推測されている。高齢者における生活の質が著しく低下する原因の一つは、サルコペニア（加齢性筋肉減少症）を含む、骨格筋量ならびに筋力の低下である。そのため、正常な筋量・筋力を維持することは、健康寿命延伸にとって極めて重要である。男性ホルモン（アンドロゲン）の投与は筋力を増強させ、筋萎縮の治療法となり得る。しかしながら、心血管イベントとそれに関連する突然死が、深刻な副作用として報告されている。そのため、アンドロゲン補充療法を実現化させるためには、アンドロゲンの骨格筋への作用と心血管への作用を切り離す必要がある。 アンドロゲンは、核内受容体であるアンドロゲン受容体（androgen receptor, AR）と結合し、転写因子としてその機能を発揮する。我々は、骨格筋におけるARのゲノム結合領域を網羅的に同定した。また、これまで発表してきたRNA-seqデータを再解析し、同定されたARの標的候補遺伝子のうち、アンドロゲン依存的かつ骨格筋細胞のAR依存的に、発現が制御される遺伝子を探索した。さらに、シングルセルRNA-seqデータを再解析することで、骨格筋細胞に特異的に発現し、心筋細胞には発現していないAR標的候補遺伝子を同定した。この候補遺伝子の発現を制御することは、アンドロゲンの心血管イベントへの副作用を回避し、骨格筋特異的に作用を及ぼす新たな創薬のターゲットとなり得る。

男性ホルモン(アンドロゲン)の投与によって、骨格筋が肥大することは良く知ら れているが、アンドロゲンの骨格筋に対する分子生物学的作用機序は、ほとんど解 明されていない。本研究の目的は、間葉系前駆細胞特異的に、アンドロゲン受容 体を欠損させたマウスを作出し、その表現型を解析することで、骨格筋組織でのア ンドロゲン作用の分子メカニズムを明らかにすることである。間葉系前駆細胞特異 的にタモキシフェン誘導型のCreを発現するマウス(PDGFRα-CreER)と、AR flox マウス(ARL2/+)との交配により、 間葉系前駆細胞特異的AR欠損マウス(PDGFRα -CreER; ARL2/+)を作出した。コントロールマウスと比較して、変異マウスでは、筋 力の低下が見られた。また、種々の骨格筋(上腕二頭筋、前脛骨筋、腓腹筋、ヒラメ 筋)では、筋重量において減少傾向にあった。骨格筋間葉系前駆細胞に発現するARは、 その発現ならびに標的遺伝子を通して、骨格筋量あるいは筋力を制御している可能 性がある。

【背景】男性ホルモン（アンドロゲン）の投与によって、骨格筋が肥大することは良く知られているが、アンドロゲンの骨格筋に対する分子生物学的作用機序は、ほとんど解明されていない。【目的】本研究の目的は、間葉系前駆細胞特異的に、アンドロゲン受容体を欠損させたマウスを作出し、その表現型を解析することで、骨格筋組織でのアンドロゲン作用の分子メカニズムを明らかにすることである。【方法】間葉系前駆細胞特異的にタモキシフェン誘導型のCreを発現するマウス（<I>PDGFRα-CreER</I>）と、AR floxマウス（<I>AR<SUP>L2/+</SUP></I>）との交配により、間葉系前駆細胞特異的AR欠損マウス（<I>PDGFRα-CreER; AR<SUP>L2/+</SUP></I>）を作出した。【結果】コントロールマウスと比較して、変異マウスでは、筋力の低下が見られた。また、種々の骨格筋（上腕二頭筋、前脛骨筋、腓腹筋、ヒラメ筋）では、筋重量において減少傾向にあった。【考察】骨格筋間葉系前駆細胞に発現するARは、その発現ならびに標的遺伝子を通して、骨格筋量あるいは筋力を制御している可能性がある。【結論】AR陽性の骨格筋間葉系前駆細胞は、骨格筋制御に関与している。

DNA methylation is an essential form of epigenetic regulation responsible for cellular identity. In muscle satellite cells, DNA methylation patterns are tightly regulated during differentiation. However, it is unclear how these DNA methylation patterns are maintained. We demonstrate that ubiquitin like with PHD and RING finger domains 1 (Uhrf1) is activated in proliferating myogenic cells. Ablation of Uhrf1 in satellite cells impairs their proliferation and differentiation, leading to failed muscle regeneration. Uhrf1-deficient satellite cells exhibited dramatic changes in genome-wide DNA methylation profiles and transcript levels. These findings point to Uhrf1 as a regulator of self-renewal and differentiation of satellite cells via genome-wide DNA methylation patterning.

アンドロゲンの骨格筋に対するアナボリック効果は、アンドロゲン受容体(AR)を介して調整されていると考えられている。しかし、驚くべきことに、実際にヒトに投与されているのにもかかわらず、アンドロゲンの骨格筋に対する分子生物学的作用機序は、ほとんど解明されていない。我々は、ARが骨格筋幹細胞に発現していることを見出した。そこで、骨格筋幹細胞のARが骨格筋再生に必要かを確かめるため、骨格筋幹細胞特異的にARをノックアウトできるマウス（Pax7CE/+;ARL2/YあるいはPax7CreERT2/+;ARL2/Y;R26tdTomato/+）を作出した。驚くべきことに、Pax7CE/+;ARL2/Yマウスと同様に、コントロールマウスであるPax7CE/+マウスにおいても、骨格筋再生時にPax7の発現細胞数が減少した。一方、Pax7CreERT2/+;ARL2/Y;R26tdTomato/+マウスでは、コントロールマウスとミュータントマウスにおいて、骨格筋再生時におけるPax7陽性細胞数に差は見られなかった。以上の結果は、Pax7CE/+マウスは骨格筋幹細胞に表現系を有するため、Pax7CE/+マウスをもちいて適切にコントロールを取るべきであることを示唆する。また、骨格筋幹細胞のARは、再生に寄与していない可能性がある。

Cell therapies for treating myopathic diseases with healthy donor cells have been proposed. Although satellite cells, which are mononuclear skeletal muscle stem cells and have the ability to self-renew and form new muscle fibers, are strong candidates for cell therapy as determined by studies with mice, human satellite cells are considerably less well understood. To qualify and expand mouse and human satellite cells, we transplanted them into the muscle of immunodeficient Pax7DTR/+:Rag2–/–:C–/– mice [1], in which endogenous mouse Pax7+ satellite cells can be depleted by the injection of diphtheria toxin. Upon transplantation, human satellite cells contribute to new muscle formation in vivo as assessed by the presence of human lamin A/C integrated in the host mouse muscle fibers. We are currently testing whether they could occupy the satellite cell niche in vivo, expand in the niche, and be re-isolated from host muscle to assess whether human satellite cells have self-renewal properties in mouse, and to what extent the mouse and human niches are compatible.

[Purpose] Duchenne muscular dystrophy (DMD) is caused by the mutations of the gene encoding dystrophin. Although various skeletal muscle stem cells or progenitors are used to treat DMD, these cells exhibit poor capacity for the engraftment into regenerating muscle. Exploring muscle stem cells suitable for cell therapy, we examined capability of Pax3-positive embryonic and fetal myogenic progenitors (EMPs and FMPs) at different stages for the engraftment to skeletal muscle of DMD model mice. [Materials and Methods] Using a mouse strain with the GFP reporter gene targeted into Pax3, we developed cell-sorting method for isolating EMPs and FMPs. [Results] We isolated Pax3-GFP cells from embryos at E10.5 and from those at E16.5. While quantitative PCR showed that isolated Pax3-GFP cells at embryonic stage E10.5 (EMPs) contained neural crest cells, Pax3-GFP cells at fetal stage E16.5 (FMPs) had few neural crest cells. When plated on dishes after sorting GFP positive cells, the FMPs activated the myogenic program as demonstrated by sequential expression of myogenic regulatory factors, while the EMPs failed to grow under the same condition. Intramuscular transplantation of FMPs into dystrophic mice resulted in efficient engraftment of adult myofibers with restoration of dystrophin without formation of tumors, whereas mice that received EMPs presented no dystrophin positive myofibers. [Conclusion] The data here demonstrate that Pax3(+) FMPs have a high therapeuitc potential in muscular dystrophy. Understanding the cellular and molecular mechanisms underlying efficient transplantation of these MPs would help development of cell therapies for skeletal muscle degeneration diseases.

我が国をはじめ、先進諸国では人口の高齢化が進行し、今後、更に高齢化率が進むと推測されている。高齢者におけるQuality of lifeが著しく低下する主な原因の一つは、サルコペニア（加齢生筋肉減少症）を含む、骨格筋の力と量の低下である。そのため、正常な筋力・筋量を維持することは、健康寿命延伸にとって極めて重要である。男性ホルモン（アンドロゲン, androgen）は、その投与によって骨格筋の大きさと強度を増強することが知られている。アンドロゲンは、アンドロゲン受容体 (androgen receptor, AR) と結合することでその機能を発揮するため、骨格筋におけるARの機能解析が、アンドロゲンによる筋肥大を理解するのに必須である。これまで、骨格筋を構成する実質細胞である骨格筋細胞、骨格筋の成体幹細胞である筋衛星細胞、骨格筋の間質に存在する間葉系前駆細胞の三種の細胞が、骨格筋の維持・肥大に関わり、それぞれARを発現していることが見出されてきた。本総説では、主に細胞特異的AR欠損マウスを用いて解析されてきた骨格筋におけるアンドロゲン/ARの機能を解説する。

我が国をはじめ、先進諸国では人口の高齢化が進行し、今後、更に高齢化率が進むと推測されている。高齢者におけるQuality of lifeが著しく低下する主な原因の一つは、サルコペニア（加齢生筋肉減少症）を含む、骨格筋の力と量の低下である。そのため、正常な筋力・筋量を維持することは、健康寿命延伸にとって極めて重要である。男性ホルモン（アンドロゲン, androgen）は、その投与によって骨格筋の大きさと強度を増強することが知られている。アンドロゲンは、アンドロゲン受容体 (androgen receptor, AR) と結合することでその機能を発揮するため、骨格筋におけるARの機能解析が、アンドロゲンによる筋肥大を理解するのに必須である。これまで、骨格筋を構成する実質細胞である骨格筋細胞、骨格筋の成体幹細胞である筋衛星細胞、骨格筋の間質に存在する間葉系前駆細胞の三種の細胞が、骨格筋の維持・肥大に関わり、それぞれARを発現していることが見出されてきた。本総説では、主に細胞特異的AR欠損マウスを用いて解析されてきた骨格筋におけるアンドロゲン/ARの機能を解説する。