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2022 Fiscal Year Research-status Report

ミトコンドリアtRNA修飾核酸の網羅的測定による新規ミトコンドリア病診断法の確立

Research Project

Project/Area Number 21K06865
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

秋山 泰利  東北大学, 薬学研究科, 助教 (70635557)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 豊原 敬文  東北大学, 医工学研究科, 特任講師 (60594182)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords修飾核酸 / ミトコンドリア病 / tRNAs
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、(1) ミトコンドリアからのtRNAsの効率的な抽出、(2) ミトコンドリア病患者から樹立したヘテロプラスミーの異なるiPS細胞クローンからの心筋誘導、(3) ミトコンドリアtRNA中の修飾核酸のLC-MS/MSによる一斉定量、の3項目を柱としている。ミトコンドリアtRNAsの抽出に関しては、CCA特異的ライゲーションと、プルダウンを融合した申請者独自の手法で、効率よくtRNAsのみを濃縮することが可能になった。ミトコンドリア分画の調整においても、市販のキットよりゲノムtRNAsのコンタミネーションを少なくし、ミトコンドリアtRNAのみを高効率に抽出する最適な条件を設定した。iPS細胞クローンからの心筋誘導に関しては、現在同一患者由来のiPS細胞で、異常ミトコンドリアの割合が0%と約80%のクローンを用い、いずれもトロポニン陽性率を指標として80%程度の心筋誘導効率が得られている。LC-MS/MSの測定系では、τm5s2U, ms2i6A, τm5U, f5Cといったミトコンドリア特異的な修飾核酸も測定可能となったが、現時点では、感度の問題から検出には大量の細胞を必要とすることが課題となっている。
LC-MS/MSの感度を飛躍的に改善させることは困難なため、心筋への誘導より細胞数を確保しやすい血管平滑筋への誘導を行い、パイロット試験としてミトコンドリアtRNAの修飾核酸のプロファイリングを行なってみることを計画している。
また、並行して行なっている研究において、ストレスにて切断されたtRNA断片が、小胞体ストレス応答などにおいて機能するRNAリガーゼ(RTCB複合体)により修復されること、さらに酸化ストレス下ではRTCBの抑制により修復が抑制されtRNA断片の産生量が増幅することを明らかにし、報告を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予想していたよりミトコンドリア中のミトコンドリアtRNA特異的な修飾核酸の存在量が少なく、LC-MS/MSの感度の問題で、検出には大量の細胞を必要とすることが現時点での最大の課題である。現実的な細胞量から一斉定量を行うためにはさらなる感度の向上が必要であり、これが進捗を妨げる一番の要因となっている。

Strategy for Future Research Activity

引き続きLC-MS/MSの感度の向上の検討を進め、検出能の向上を図る予定である。加えてiPS細胞を血管平滑筋に誘導する場合は細胞数の確保が容易であることから、まずはヘテロプラスミーの異なる、同一患者由来のiPS細胞クローンを血管平滑筋に分化させ、ミトコンドリアtRNAs中の修飾核酸の一斉定量を行う予定である。最終的には心筋に分化させた上でプロファイリングを行い、ミトコンドリア病における心筋障害の病態を解明するヒントが得られることを期待している。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Brigham and Women's Hospital/Boston University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Brigham and Women's Hospital/Boston University
  • [Journal Article] Dual‐targeting therapy against HER3/MET in human colorectal cancers2023

    • Author(s)
      Yamasaki Akitaka、Miyake Rikuto、Hara Yuta、Okuno Hideki、Imaida Takuya、Okita Kouki、Okazaki Shogo、Akiyama Yasutoshi、Hirotani Kenji、Endo Yuichi、Masuko Kazue、Masuko Takashi、Tomioka Yoshihisa
    • Journal Title

      Cancer Medicine

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1002/cam4.5673

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CD98 regulates the phosphorylation of HER2 and a bispecific anti‐HER2/CD98 antibody inhibits the growth signal of human breast cancer cells2023

    • Author(s)
      Yamasaki Akitaka、Maruyama‐Takahashi Kumiko、Nishida Kento、Okazaki Shogo、Okita Kouki、Akiyama Yasutoshi、Suzuki Hideaki、Endo Yuichi、Masuko Kazue、Masuko Takashi、Tomioka Yoshihisa
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1111/gtc.13016

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] RTCB Complex Regulates Stress-Induced tRNA Cleavage2022

    • Author(s)
      Akiyama Yasutoshi、Takenaka Yoshika、Kasahara Tomoko、Abe Takaaki、Tomioka Yoshihisa、Ivanov Pavel
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Pages: 13100

    • DOI

      10.3390/ijms232113100

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cytoplasmic processing of human transfer RNAs2022

    • Author(s)
      秋山泰利、阿部高明、富岡佳久、Pavel Ivanov
    • Organizer
      第23回日本RNA学会年会
  • [Presentation] RTCB ligase complex regulates stress-induced tRNA cleavage2022

    • Author(s)
      竹中慶香、秋山泰利、松本洋太郎、富岡佳久
    • Organizer
      第23回日本RNA学会年会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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