著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Advanced Science

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

さまざまな原因で起こる筋疾患（ミオパチー）では、傷んだ筋を作り直す力が落ちると同時に、コラーゲンなどが過剰にたまる「線維化」が起こりやすくなります。著者らは、線維化が進むと筋の修復がさらに妨げられることから、修復を促しつつ線維化を防ぐことが筋疾患の予防や治療の鍵になると述べています。

研究チームが材料にしたのは、成長の速い現代のブロイラー（肉用鶏）の胸の筋肉に世界的に見られる「ウッデンブレスト（WB）」という筋疾患です。WBの筋は硬くこわばり、組織では筋線維の変性、線維組織の増加、炎症細胞の集まりが見られます。著者らは、低酸素によって筋の再生と線維化がともに乱れる仕組みはまだ体系的に調べられていないとして、WBのブロイラーをモデルに、筋の再生不良と線維化の悪化が同時に起こる仕組みを明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

対象は、同じ商業ロットで同じ条件で飼育された42日齢の雄ブロイラー（アーバーエーカー種）です。農場から無作為に選んだ300羽を生体で評価し、正常と見られる60羽とWBと見られる60羽を選びました。処理後に胸筋の組織を顕微鏡で確認し、最終的に正常と確定した8羽と重度のWBと確定した8羽を比較しました。

まず、筋組織に含まれる個々の細胞核について、どの遺伝子がどれだけ働いているかを調べる「単一核RNAシーケンス（snRNA-seq）」を行いました。このとき各群8羽の組織を混ぜて、正常群とWB群それぞれ1つずつの試料として解析しています。さらに、細胞どうしがやり取りする信号を遺伝子の働きから推定する解析も行いました。

次に、筋の再生を担う幹細胞である「サテライト細胞」と、線維化に関わる「線維芽細胞」に注目し、培養実験を行いました。遺伝子の働きを調節するたんぱく質（転写因子）RUNX1の量を、RNA干渉で減らしたり、外から遺伝子を入れて増やしたりして、細胞の増え方や、筋細胞への成熟（分化）、線維化を担う「筋線維芽細胞」への変化を調べました。線維芽細胞には鶏の胚由来の培養細胞株DF-1を使い、線維化を促す物質TGF-β1で刺激しました。また、胸筋の血流と翼の静脈の血液ガスを測り、細胞を酸素濃度1%の環境で24時間培養する低酸素実験も行いました。最後に、公開されているヒトやマウスの筋のデータを再解析しました。

主な報告結果

サテライト細胞の培養実験では、RUNX1を減らすと細胞の増殖が落ち、筋細胞への分化が進みました。細胞が融合して筋管を作る割合が高まり、分化に関わるMYOGの量も増えました。反対にRUNX1を増やすと増殖が高まり、筋管を作る割合や分化に関わる遺伝子・たんぱく質は減りました。著者らは、RUNX1が増えるとサテライト細胞は増えるものの、筋として成熟しにくくなると報告しています。

線維芽細胞（DF-1）では、RUNX1を減らすと筋線維芽細胞の目印であるα-SMAやI型コラーゲンが減り、増やすとこれらが増えました。研究チームは、RUNX1がTGF-β1による筋線維芽細胞への変化を調節していると結論づけています。

WBの鶏では、正常な鶏に比べて胸筋の血流が有意に少なく、翼の静脈血の酸素分圧と酸素飽和度が低く、二酸化炭素分圧が高い結果でした。WBの筋では低酸素に反応するHIF-1αとRUNX1の量に強い正の相関が見られました。培養実験では、酸素1%の条件でサテライト細胞と線維芽細胞の両方でHIF-1αとRUNX1が増えました。

snRNA-seqでは10種類の細胞が識別され、WBでは炎症・酸化ストレス・コラーゲン関連の性質が強い筋線維核のグループやT細胞の割合が増え、線維芽細胞、サテライト細胞、血管の内皮細胞などの割合が減っていました。線維芽細胞が線維化へ向かう変化の過程を遺伝子の働きから並べると、上位の転写因子のうちRUNX1だけが一貫して増えていきました。細胞間の信号の推定では、線維芽細胞が最も強い信号の出し手であり、WBではTGF-βやMDKの信号が強まっていました。実験でも、低酸素にさらした線維芽細胞ではTGFB1とTGFB3の遺伝子の働きが高まり、その培養液を与えたサテライト細胞ではTGF-βの受容体の遺伝子の働きが高まりました。

ヒトやマウスの公開データでも、RUNX1は分化しつつある線維芽細胞や活性化したサテライト細胞で多く、HIF1Aも比較的高い傾向でした。筋強直性ジストロフィーのデータでは2人分のデータを除いてRUNX1が高く、封入体筋炎や免疫介在性壊死性ミオパチーの患者でもRUNX1が高いと報告されています。

この報告が示すこと

研究チームは、成長の速い鶏で筋線維が太くなり血管が減ることで低酸素に近い状態が生じ、それに伴って増えるRUNX1が、サテライト細胞の成熟を妨げ、線維芽細胞の線維化を進めることで、筋線維の壊死と構造の悪化につながる可能性があると結論づけました。HIF-1AとRUNX1がともに働く様子は種を越えて共通しているとし、RUNX1を今後の生体での治療標的研究の候補と位置づけています。

一方で著者らは、多くの限界も挙げています。比較したのは正常と重度WBという両極端の各8羽を一時点で比べたもので、病気の進み方の時間的な順序は示せません。snRNA-seqは各群の組織を混ぜた1試料ずつで、個体ごとの繰り返しに基づく比較ではありません。生体のデータからは低酸素・RUNX1・線維化の因果関係は確定できず、血液ガスは筋の中ではなく全身の酸素状態を反映しています。RUNX1を減らす実験は1種類の配列だけを使っています。線維芽細胞の実験は胚由来の細胞株で行われ、成体の筋にいる多様な線維芽細胞で同じ働きをするかは未確認です。細胞間の信号解析も推定にとどまります。RUNX1を標的にすれば筋の血流や酸素供給も改善するかどうかは、今後の検証課題とされています。

原著論文の著者・所属：Liang Zhao（College of Animal Science and Technology Nanjing Agricultural University Nanjing Jiangsu China）、Taijiang Hou（College of Animal Science and Technology Nanjing Agricultural University Nanjing Jiangsu China）、Lin Zhang（College of Animal Science and Technology Nanjing Agricultural University Nanjing Jiangsu China）、Feng Gao（College of Animal Science and Technology Nanjing Agricultural University Nanjing Jiangsu China）、Tong Xing（College of Animal Science and Technology State Key Laboratory of Meat Quality Control and Cultured Meat Development Nanjing Agricultural University Nanjing Jiangsu China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Liang Zhao, Taijiang Hou, Lin Zhang, et al. RUNX1‐Mediated Hypoxic Signaling Impairs Myogenesis and Promotes Fibrosis in Myopathies. Advanced Science（出版社：Wiley） 2026-10-31. DOI: 10.1002/advs.78533. 原著ライセンス：CC BY.