ミトコンドリアDNA漏出が引き起こすミトコンドリア病の病態解明

• Project/Area Number: 24K11016
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 入月 浩美 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (80793926)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2026: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
• Keywords: ミトコンドリア病 / mtDNA漏出 / 細胞応答 / ゼブラフィッシュ

Outline of Research at the Start

近年、細胞質に漏出した異所性のミトコンドリアDNA（mtDNA）が生体に様々な影響を及ぼすことが知られるようになった。しかし、mtDNA漏出に関する研究は限定的であり、小児疾患との関連も不明である。本研究では、mtDNA漏出を新たな切り口として、小児希少難病であるミトコンドリア病の未知の病態を解明する。そのために以下の研究を実施する。
1．培養細胞を用いたmtDNA漏出の解析
2．ミトコンドリア病モデルゼブラフィッシュを用いたmtDNA漏出の解析
本研究により、ミトコンドリア病の新たな病態を解明し、新規治療戦略の創出へつなげる。

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリア病は、表現型及び遺伝学的多様性をもつ先天代謝異常症である。幼小児期発症例は重篤な症例が多く、進行性の神経筋症状等によって致死的な経過をたどりうる。現在までに多くの原因遺伝子が報告されているが、その詳細な病態は未だ明らかとなっていない。近年、細胞質に漏出した異所性のミトコンドリアDNA（mtDNA）が生体に様々な影響を及ぼすことが知られるようになった。しかし、mtDNA漏出に関する研究は限定的であり、小児疾患との関連も不明である。本研究では、ミトコンドリア病の病態をmtDNA漏出の視点から捉えることで、mtDNA漏出がもたらす生体反応を明らかとし、ミトコンドリア病の新たな病態を解明する。まず、培養細胞を用いて、ミトコンドリア病の代表的な責任遺伝子をsiRNAでノックダウンし、細胞質漏出及びそれによって引き起こされる炎症等の細胞応答を検出する。続いて、ノックダウン細胞におけるミトコンドリア病としての表現型の解析と、ノックアウト細胞を用いた検証実験を行うことで、ミトコンドリア病においてmtDNA漏出がもたらす細胞応答の経路を提示する。続いて、培養細胞を用いた実験で明らかとなった細胞応答について、ゼブラフィッシュを用いて検証する。CRISPR-Cas9によって疾患モデルを作製し、mtDNA漏出を評価する。そして、培養細胞と同様にミトコンドリア病の表現型評価と検証実験を行う。本研究によってミトコンドリア病の全く新たな病態を明らかとし、ミトコンドリア病の包括的な病態理解によって治療介入のターゲットの同定を目指す。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

実験プロトコールの最適化に時間を要しているため。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に沿って、培養細胞を用いたmtDNA漏出の解析とミトコンドリア病モデルゼブラフィッシュを用いたmtDNA漏出の解析を進めていく予定である。