非侵襲的検体を用いたミトコンドリア心筋症の新規診断法の確立

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K08497
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 岡崎 敦子 (今井敦子) 順天堂大学, 大学院医学研究科, 准教授 (70761691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山崎 悟 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (70348796)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ミトコンドリア病 / 心筋症 / ヘテロプラスミー率

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリア心筋症の診断が困難な一因として、変異ミトコンドリアDNAは主に心筋に存在するため診断には心筋組織が必要であることが挙げられる。本研究では新規開発した変異ミトコンドリアDNA定量化システムを遺伝子同定済のミトコンドリア心筋症例に適応し、心筋症に最適化した変異定量化システムを開発することを目指す。以下4計画の実行により、心筋、尿、その他の臓器における変異率を比較することで非侵襲的に入手可能な尿検体を用いたミトコンドリア心筋症の新規診断法の確立という目的を遂行できた。１）心筋症に最適化した変異ミトコンドリアDNA定量化システムの開発を行った。２）上記で開発した心筋症に最適化した変異定量化システムを用いて、同一患者における各臓器間での変異ミトコンドリアDNA率の比較に成功した。３）解析対象とするミトコンドリアDNA変異種の拡大および変異ミトコンドリアDNA率と心筋症重症度・予後との相関のエビデンス構築を進めた。具体的には、ミトコンドリアモデルマウスが有する1変異を新たに解析対象として追加し、digital PCRによる変異率の測定系を確立し、さらにマウス心筋・尿・その他の臓器における変異率と表現型の相関に関する検討に成功した。４）さらに得られた変異率とミトコンドリア心筋症患者における重症度・予後との相関に関して論文化を行った。また尿検体から抽出したDNAの質が個人によってばらつきがある事実に対して、ミトコンドリア病患者から得た尿中のcell free DNAと沈渣DNAにおける変異率の分布の差異を比較した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Rockefeller University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Rockefeller University
• [Journal Article] Impact of measuring heteroplasmy of a pathogenic mitochondrial DNA variant at the single-cell level in individuals with mitochondrial disease (2022)
  • Author(s): Imai-Okazaki A, Nitta KR, Yatsuka Y, Sugiura A, Arao M, Shimura M, Ebihara T, Onuki T, Ichimoto K, Ohtake A, Murayama K, Okazaki Y.
  • Journal Title: J Inherit Metab Dis. Volume: 45 Pages: 1143-1150
  • DOI: 10.1002/jimd.12547.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Machine learning approaches to explore digenic inheritance. (2022)
  • Author(s): Okazaki A, Ott J.
  • Journal Title: Trends Genet. Volume: 38 Pages: 1013-1018
  • DOI: 10.1016/j.tig
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of Leigh syndrome with a high probability of cardiac manifestations in infantile-onset patients with m.14453G>A (2022)
  • Author(s): Masaru Shimura, Takanori Onuki, Yohei Sugiyama, Tetsuro Matsuhashi, Tomohiro Ebihara, Takuya Fushimi, Makiko Tajika, Keiko Ichimoto, Ayako Matsunaga, Tomoko Tsuruoka, Kazuhiro R Nitta, Atsuko Imai-Okazaki, Yukiko Yatsuka, Yoshihito Kishita, Akira Ohtake, Yasushi Okazaki, Kei Murayama
  • Journal Title: Mitochondrion. Volume: 63 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.mito.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neonatal-onset mitochondrial disease: clinical features, molecular diagnosis and prognosis (2022)
  • Author(s): Ebihara T, Nagatomo T, Sugiyama Y, Tsuruoka T, Osone Y, Shimura M, Tajika M, Matsuhashi T, Ichimoto K, Matsunaga A, Akiyama N, Ogawa-Tominaga M, Yatsuka Y, Nitta KR, Kishita Y, Fushimi T, Imai-Okazaki A, Ohtake A, Okazaki Y, Murayama K.
  • Journal Title: Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. Volume: 107 Pages: 329-334
  • DOI: 10.1136/archdischild-2021-321633.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial DNA depletion syndrome with a mutation in SLC25A4 developing epileptic encephalopathy: A case report (2022)
  • Author(s): Kashiki T, Kido J, Momosaki K, Kusunoki S, Ozasa S, Nomura K, Imai-Okazaki A, Tsuruoka T, Murayama K, Koga Y, Nakamura K.
  • Journal Title: Brain Dev. Volume: 44 Pages: 56-62
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2021.08.005.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Severe spinal cord hypoplasia due to a novel ATAD3A compound heterozygous deletion (2022)
  • Author(s): Ebihara T, Nagatomo T, Sugiyama Y, Tsuruoka T, Osone Y, Shimura M, Tajika M, Ichimoto K, Naruke Y, Akiyama N, Lim SC, Yatsuka Y, Nitta KR, Kishita Y, Fushimi T, Okazaki A, Ohtake A, Okazaki Y, Murayama K.
  • Journal Title: Mol Genet Metab Rep. Volume: 33 Pages: 100912
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2022.100912.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Genetic Background and Clinical Presentation of Cardiomyopathy in 313 Mitochondrial Disease Patients (2023)
  • Author(s): Atsuko Okazaki, Atsuhito Takeda, Akira Ohtake, Yasushi Okazaki
  • Organizer: 第87回日本循環器学会学術集会
• [Presentation] Different mitochondrial DNA heteroplasmy distribution at the single-cell leven in MELAS (2022)
  • Author(s): Okazaki A, Yatuka Y, Arao M, Shimura M, Ebihara T, Onuki T, Ichimoto K, Ohtake A
  • Organizer: 第63回日本先天代謝異常学会学術集会/第18回アジア先天代謝異常症シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Validation and diagnosis of novel variants of mitochondrial diseases associated with the ECHS1 gene (2022)
  • Author(s): Kishita Y, Sugiura A, Onuki T, Ebihara T, Matsuhashi T, Shimura M, Fushimi T, Ichino N, Nagatakidani Y, Nishihata H, Nitta KR, Yatsuka Y, Imai-Okazaki A, Yibo W, Osaka H, Ohtake A, Murayama K, Okazaki Y.
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会,
• [Presentation] Neonatal-Onset Mitochondrial Disease: Clinical Features, Molecular Diagnosis, and Prognosi (2022)
  • Author(s): Tomohiro Ebihara, Taro Nagatomo, Yohei Sugiyama, Tomoko Tsuruoka, Yoshiteru Osone, Masaru Shimura, Makiko Tajika, Tetsuro Matsuhashi, Keiko Ichimoto, Ayako Matsunaga, Nana Akiyama, Yukiko Yatsuka, Kazuhiro R. Nitta, Yoshihito Kishita, Takuya Fushimi, Atsuko Okazaki, Akira Ohtake, Yasushi Okazaki, Kei Murayama
  • Organizer: SSIEM Annual Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Maternally inherited deafness, epilepsy and mental retardation is associated with m.12207G>A MT-TS2 mutation in a Japanese family (2022)
  • Author(s): Sayaka Ajihara, Megumi Tsuruoka, Hiroko Harashima, Torayuki Okuyama, Yukiko Yatsuka, Atuko Okazaki, Yasushi Okazaki, Kei Murayama, Yuko Akioka, Akira Ohtake
  • Organizer: SSIEM Annual Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Book] 小児内科54巻4号 【特集】症例から学ぶミトコンドリア病 総論 核DNAにおける遺伝子診断の実際 (2022)
  • Author(s): 岡﨑 敦子、岡﨑 康司
  • Total Pages: 156
  • Publisher: 東京医学社
• [Book] 腎臓内科 第15巻 第5号 特集 腎臓とミトコンドリア ミトコンドリア病と原因遺伝子 (2022)
  • Author(s): 岡﨑 敦子、岡﨑 康司
  • Total Pages: 115
  • Publisher: 科学評論社