ミトコンドリア異常症の分子遺伝学的病態解析および遺伝子診断法、治療法の確立

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03454269
• Research Institution: Jichi Medical School
• Principal Investigator: 桃井 真理子 自治医科大学, 医学部, 助教授 (90166348)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小黒 範子 自治医科大学, 医学部, 助手 (10214107) ; 市橋 光 自治医科大学, 医学部, 助手 (70213006) ; 下泉 秀夫 自治医科大学, 医学部, 助手 (30196547) ; 香川 靖雄 自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)
• Keywords: ニトコンドリア異常症 / ミトコンドリア遺伝子 / MELAS / ヘテロプラスミー

Research Abstract

ミトコンドリア異常症における病態上の特異点は、変異遺伝子が組織内で正常遺伝子と共存していることであり、核遺伝子支配疾患と本質的に異なる分子遺伝学的病態である。この共存状態を遺伝子に関してヘテロプラスミーであるといい、種々の割合で存在する変異ミトコンドリア遺伝子(mtDNA)の量により細胞障害性が規定されることを、われわれのクローン化細胞による実験で明らかにした。このヘテロプラスミー形成機構の解析のために、1細胞内における変異mtDNAの存在様式を解析する方法を確立した。ミトコンドリア異常症の1病型であるMELAS患者で3243変異を有する患者、母親における抹消リンパ球1細胞の変異mtDNA/総mtDNAをPCRによる増幅後、サザン法による定量解析を行った。同時に、3243変異を有するIDDM家系患者においても同様の解析を行い、いずれもすべての細胞内で変異mtDNAがヘテロプラスミー状態であることを明らかにした。ミトコンドリア異常症において1細胞内の変異mtDNAの分配様式が明らかにされたのは本研究が初めてであり、細胞内病態の理解に重要な知見である。さらに、細胞内で変異mtDNAが90%異常の状態でミトコンドリア内蛋白合成が急激に低下することをクローン化筋細胞で明らかにした。このことは、ミトコンドリア異常症における細胞障害性の修飾(治療)には、細胞内の変異mtDNA量の制御か、正常mtDNAの発現亢進による以外ないことが明らかであり、後者の検討を目的として、ミトコンドリア内蛋白合成がTF1の発現制御により修飾されるかどうかをRT-PCRで検討した。筋細胞における系では正常mtNDAの発現亢進系は得られなかった。残された治療につながる可能性として、変異mtDNAの増幅制御、正常mtDNAの増幅亢進、または、細胞内注入、などが考えられ、今後の遺伝子治療が本疾患群に有効である可能性を示唆した。

Research Products

• [Publications] Kobayashi Y.momoi MY.: "Respiration-deficient cells are caused by asingle point mutation in the mitochondrial tRNA-Leu(uuR)gene in MELAS." American Journal of Human Genetics american gsurnal of Human Gesetics. 49. 590-599 (1991)
• [Publications] Kobayashi Y.momoi et al.: "The mutant mitochondrial genes in MELAS were selectively amplified thsociglr genersitcns" gournal of Inherited Metabolic D isersel.15. 803-808 (1992)
• [Publications] oguro N.Momoi MY,et al.: "Effict of freezing on cytochyomo C cytochemistry in cells in ninddadyei ceiltuce." acta.Histo chenica et citochemica. 25. 523-531 (1992)