筋形成型オリゴ DNA は BMP2 による筋分化の阻害を回復する

石田智香¹, 山本万智², 高谷智英^1,2,3.

信州大学大学農学部.
信州大学大学院総合理工学研究科.
信州大学バイオメディカル研究所.

日本農芸化学会2024年度大会 (東京), 2024/03/25 (口演).

Abstract

外傷や手術で生じる異所性骨化は、過剰な骨形成タンパク質 (BMP) によって惹起される。骨格筋前駆細胞である筋芽細胞に BMP を投与すると、骨分化が誘導されて筋分化が阻害されることが知られており、筋組織の異所性骨化モデルに用いられる。我々が同定した、乳酸菌ゲノム配列に由来する18塩基の筋形成型オリゴ DNA (iSN04) は、抗ヌクレオリンアプタマーとして働き、筋分化を促進する。本研究では、iSN04 が BMP2 による筋分化の阻害を回復するかを検討した。

マウス筋芽細胞株 C2C12 に BMP2 および iSN04 を投与して48時間筋分化を誘導した。骨格筋の最終分化マーカーであるミオシン重鎖の免疫染色を行い、筋分化を評価した。対照群と比較し、BMP2 投与群ではミオシン重鎖陽性の筋細胞の割合が有意に減少したが、この BMP2 依存的な筋分化阻害は iSN04 の投与で回復した。iSN04 の標的であるヌクレオリンと BMP シグナル経路の関係は報告されておらず、iSN04 の作用メカニズムは現時点で不明である。骨分化の指標であるアルカリフォスファターゼの活性や、筋分化および骨分化マーカー遺伝子の発現定量により、iSN04 による BMP 依存的な筋分化阻害の回復機序を明らかにすることで、iSN04 が、異所性骨化に対する新しい核酸医薬品のシーズとなることが期待される。

Excessive bone morphogenic proteins (BMPs) induce ectopic ossification caused by trauma and surgery. It has been reported that BMPs induce osteogenic differentiation and inhibit myogenic differentiation of skeletal muscle precursor cells, myoblasts, which is used as a model of ectopic ossification. iSN04 is an 18-base myogenetic oligodeoxynucleotide designed from the lactic acid bacteria genome that acts as an anti-nucleolin aptamer to induce myoblast differentiation. This study investigated the effect of iSN04 on BMP-2 inhibited myoblast differentiation.

Murine myoblast cell line C2C12 was induced to differentiate with BMP2 and iSN04 for 48 h. Myogenic differentiation was quantified by immunostaining for myosin heavy chain (MHC), a terminal differentiation marker of skeletal muscle. Compared to the control group, BMP2 significantly decreased the ratio of MHC-positive cells, but this decrease was reversed by iSN04 treatment. Because the involvement of nucleolin in the BMP signaling pathway has not been reported, the mechanism of action of iSN04 remains to be elucidated. iSN04, which restores BMP-inhibited myogenesis, may be a drug seed for ectopic ossification.

Keywords

myogenetic oligodeoxynucleotide (myoDN), myoblast, myogenic differentiation