筋形成型オリゴ DNA による骨分化と脂肪分化の抑制

筋形成型オリゴ DNA による骨分化と脂肪分化の抑制

松島もも1, 石田智香1, 高谷智英1,2.

  1. 信州大学大学院総合理工学研究科.
  2. 信州大学大学農学部.

日本農芸化学会2026年度大会 (京都), 2026/03/10 (口演).

Abstract

乳酸菌ゲノムに由来する18塩基の筋形成型オリゴ DNA (iSN04) は、核タンパク質ヌクレオリンを阻害するアプタマー (核酸抗体) として働き、骨格筋・心筋・平滑筋の分化を促進する一方、脂肪分化を阻害する。本研究では、同じく中胚葉系の骨分化における iSN04 の作用を検討した。マウス骨芽細胞株 MC3T3-E1 に骨形成タンパク質 BMP2 および iSN04 を投与して骨分化を誘導した。iSN04 投与群では、BMP2 依存的に増加するアルカリフォスファターゼ (ALP) 活性、石灰化領域、骨遺伝子の発現量、Smad1/5 のリン酸化が有意に減少し、Smad1/5 の核内移行や Smad5 の転写活性が低下した。以上の結果から、iSN04 は BMP-Smad 経路を阻害して骨分化を抑制することがわかった。

次に、多分化能性を有する間葉系幹細胞のモデルとして、マウス胎児繊維芽細胞株 C3H10T1/2 を用い、骨・脂肪分化に対する iSN04 の作用を検討した。骨分化を誘導した C3H10T1/2 においても、iSN04 投与群で ALP 陽性領域が減少した。また、脂肪分化を誘導した C3H10T1/2 では、iSN04投与によって、オイルレッド O 陽性の中性脂質量および脂肪特異的遺伝子の発現量が有意に減少した。以上の結果は、iSN04 によるヌクレオリン阻害は、多分化能を有する中胚葉系列の多分化能性幹細胞において、骨分化と脂肪分化を抑制することを示唆する。

iSN04 is an oligodeoxynucleotide designed from the genome of lactic acid bacteria that acts as an anti-nucleolin aptamer, promoting myogenesis while suppressing adipogenesis. We investigated the effect of iSN04 on osteogenesis, another mesodermal lineage. The murine myoblast cell line MC3T3-E1 was induced osteogenesis by BMP2 with iSN04. iSN04 reduced BMP2-induced alkaline phosphatase (ALP) activity, calcification area, osteogenic gene expression, and Smad1/5 activity (phosphorylation, nuclear translocation, and transcriptional activity). These data indicate that iSN04 suppresses osteogenesis by inhibiting the BMP-Smad signaling pathway.

Next, the murine fibroblast cell line C3H10T1/2, which serves as a model of mesenchymal stem cells, was used to examine the effect of iSN04 on multipotency. iSN04 decreased the ALP-positive area of C3H10T1/2 cells undergoing osteogenesis. iSN04 also reduced the levels of neutral lipids and adipogenic gene expression during adipogenesis of C3H10T1/2 cells. These results suggest that inhibiting nucleolin with iSN04 suppresses the osteogenesis and adipogenesis of the mesodermal multipotent stem cells.

Keywords

aptamer, BMP signaling, myogenetic oligodeoxynucleotide (myoDN)