コーネル大学の科学者らは、食物から脂肪を吸収する機械的側面に不可欠な平滑筋の一種が腸内でどのように形成されるかを発見することで、人工筋肉の作製、腸の手術後の筋肉の修復、炎症性腸疾患や肥満の治療への扉を開いた。
筋線維芽細胞前駆細胞 (マゼンタ) を含む腸絨毛。食事性脂肪の吸収をサポートする平滑筋線維 (シアン) に分化します。
この調査結果は、3 月 26 日にオンラインで公開されました。 研究 発生細胞の論文では、腸平滑筋は胚に由来し、創傷が治癒するときに瘢痕組織を形成する特徴である同じプロセスによって形成されることを明らかにしました。
平滑筋は、絨毛と呼ばれる小さな指のような突起の内側にあり、食物から脂肪 (脂質とも呼ばれる) を吸収します。 これらの平滑筋の収縮は、乳管と呼ばれるリンパ毛細管を通じて吸収された食事脂肪を絞り出し、脂肪を全身の血液循環に送り込んでエネルギーを生成します。
この重要な機能にもかかわらず、これらの筋肉がどのように形成され、乳房とともに組み立てられ、維持されるのかはこれまで不明でした。
「私たちは、脂質の吸収と輸送に重要なリンパ平滑筋の起源を発見しました。」 ナターザ・クルピオス獣医学部の分子医学教授であり、この研究の共同責任著者であり、 イウィン・デ・ヴラマンクコーネルエンジニアリングの生体医工学准教授。
クルピオス研究室の元博士課程学生であるバルガブ・サンケティ氏とマダブ・マントリ博士。 De Vlaminck の研究室の元メンバーである ’23 は、両方ともこの論文の共同筆頭著者です。 2 人の学生は以前はルームメイトで、カジュアルなお茶を飲みながら、この研究のアイデアと 2 つの研究室の専門知識を結びつけるアイデアを思いつきました。
De Vlaminck の研究室は、最先端のトランスクリプトミクス、つまり遺伝子発現、つまりどの遺伝子がオンになっているかオフになっているかを明らかにする RNA シーケンスを専門としています。 彼の研究室では、単一細胞トランスクリプトミクスを実行して、腸平滑筋がどこでどのように発達するかを追跡し、発達のあらゆる段階でプロセスを追跡しました。
「私たちは遺伝子発現に基づいて、この非常にユニークな筋肉がどこから来るのかを再構築しました」とクルピオス氏は語った。 腸平滑筋は、幹細胞の一種である間葉細胞に由来します。 「私たちの論文は、腸の発達のすべての重要な胚段階における腸間葉のアトラスを作成した最初の論文です」と彼女は述べた。
このアトラスにより、研究者らは、腸平滑筋の生成プロセスを開始する線維芽細胞と呼ばれる特殊な間葉系幹細胞を特定することができました。 これらの細胞は急速に分裂して筋細胞を生じますが、最初に中間段階、つまり筋線維芽細胞を通過し、収縮を開始してからさまざまな種類の筋肉に分化します。
「これが非常に刺激的だった理由の 1 つは、この線維芽細胞から筋線維芽細胞への移行が、創傷治癒を開始するのと同じプロセスであるということです」とクルピオス氏は語った。 たとえば、人が指を切ると、線維芽細胞が動員されて筋線維芽細胞に移行し、筋線維芽細胞が収縮して切り傷の両側をくっつけて傷跡を作ります。
このプロセスを理解することで、人工筋肉を成長させたり、腸の手術後の筋肉を修復したりするための薬を開発できる可能性があるとクルピオス氏は考えている。 単一細胞技術により、線維芽細胞から筋線維芽細胞へのこの移行に沿って差次的に発現されるすべての遺伝子が明らかになり、瘢痕化を研究する研究者も今後それを探索する可能性があると彼女は述べた。 この発見はまた、瘢痕化が止まるべきときに止まらず、瘢痕組織の過剰増殖と硬化を引き起こす線維症の治療法を示している可能性がある。
最後に、研究者らは、脂肪を血液中に移動させるために必要な、腸平滑筋と隣接する乳腺細胞との適切な配置を制御する経路を発見した。 この経路が活性化するには、2 種類の細胞が物理的に接触する必要があることを科学者らは発見しました。 実験では、筋細胞が乳腺細胞と接触できなかった変異マウスは脂肪を吸収できなかった。
この研究は、国立糖尿病・消化器・腎臓病研究所、国立衛生研究所（NIH）、コーネル大学脊椎動物ゲノミクスセンター奨学金、コーネル大学脊椎動物ゲノミクスセンターシードグラント、コーネル大学獣医学部から資金提供を受けた。医学大学院研究フェローシップ、およびコーネルバイオテクノロジー研究所のNIH。
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#脂肪の吸収に不可欠な腸の筋肉が傷跡のように形成される
2024-04-17 14:26:19