2023 Fiscal Year Research-status Report
シングルセル解析を用いたミトコンドリア心筋症の病態解明および治療法の開発
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23K07488
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| Research Institution | Juntendo University |
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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)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア病 / 心筋症 / ミトコンドリアDNA / ヘテロプラスミー率 / ミトコンドリア心筋症 / シングルセル解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアDNAに既知の病的バリアントを有するミトコンドリア心筋症例5症例の皮膚繊維芽細胞を用いて、既存のシングルセルATAC-seqのプロトコールを改良し、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqの施行を行った。
代表的なミトコンドリア心筋症であるm.3243A>Gを有するMELAS心筋症患者3名、さらに別のmtDNAの既知病的バリアント(m.8528T>Cおよびm.5537A>G)を有する心筋症患者2名、合計5名から採取した皮膚線維芽細胞を用いてミトコンドリアシングルセルATAC-seqを行った。データ解析に必要なバイオインフォマティクス解析パイプラインを構築し、同パイプラインを用いてシングルセルレベルでの核遺伝子の発現およびミトコンドリアDNAヘテロプラスミー率を定量化した。さらに同一患者から得られた皮膚繊維芽細胞の一部を用いて、ミトコンドリア呼吸鎖酵素活性/酸素消費速度およびdroplet digital PCRを用いた全体でのヘテロプラスミー率も同時に測定した。また新規治療に対する効果判定としての有用性を評価するために、m.3243A>Gを有する心筋症患者1名の患者の皮膚繊維芽細胞を用いて、m.3243A>Gに特異的に結合するポリアミド化合物の投与前後での不均一性の変化を、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqを用いて評価を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和5年度-6年度の研究計画としていて当初予定していたミトコンドリア心筋症例における、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqの施行およびバイオインフォマティクス解析パイプラインの構築は、予定通りに実行することができた。さらに、次年度に予定していた、m.3243A>Gに特異的に結合するポリアミド化合物の投与前後での不均一性の変化を、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqを用いて比較する計画に関しては、1検体を予備実験として今年度に実行することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミトコンドリア心筋症例における、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqの施行は、症例数を増やして次年度も行う計画である。代表的なミトコンドリア心筋症であるm.3243A>Gを有するMELAS心筋症患者に関しては、重症例と軽症例それぞれの皮膚線維芽細胞を用いてミトコンドリアシングルセルATAC-seqを行い、疾患重症度と不均一性の関係を評価する。さらに同一患者から得られた皮膚繊維芽細胞の一部を用いて、ミトコンドリア呼吸鎖酵素活性/酸素消費速度およびdroplet digital PCRを用いた全体でのヘテロプラスミー率も同時に測定を行い、全体でのヘテロプラスミー率とシングルセルレベルでの不均一性の乖離を評価する。
m.3243A>G特異的に結合するポリアミド化合物の投与前後での不均一性の変化を比較する計画については、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqが完了したm.3243A>Gを保有する心筋症患者から採取した皮膚繊維芽細胞を培養し、化合物投与後に、ミトコンドリアシングルセルATAC-seqを行い、投与前と比較しシングルセルレベルでのヘテロプラスミー率の不均一性の改善度を評価する。
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| Causes of Carryover |
次年度に予定していた、治療効果に関するミトコンドリアシングルセル解析を今年度予備実験として1検体施行することができたため、今年度に予定していたミトコンドリアシングルセル解析の症例数を減らして治療効果に関する予備実験を優先させたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額を含めた使用計画は、当初の計画の検体数のミトコンドリアシングルセル解析を行う予定である。
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[Journal Article] Strategic validation of variants of uncertain significance in ECHS1 genetic testing2023
Author(s)
Yoshihito Kishita, Ayumu Sugiura, Takanori Onuki, Tomohiro Ebihara, Tetsuro Matsuhashi, Masaru Shimura, Takuya Fushimi, Noriko Ichino, Yoshie Nagatakidani, Hitomi Nishihata, Kazuhiro R Nitta, Yukiko Yatsuka, Atsuko Imai-Okazaki, Yibo Wu, Hitoshi Osaka, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
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Journal Title
J Med Genet
Volume: 60
Pages: 1006-1015
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Association between maternally inherited deafness, epilepsy, and intellectual disability and the m.12207G > A MT-TS2 pathogenic variant in a Japanese family2023
Author(s)
Sayaka Suzuki-Ajihara, Megumi Saito-Tsuruoka, Hiroko Harashima, Katsumi Arai, Hiroyoshi Koide, Yukiko Yatsuka, Atsuko Imai-Okazaki, Yasushi Okazaki, Kei Murayama, Chikahiko Numakura, Yuko Akioka, Akira Ohtake, Hitoshi Osaka, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
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Journal Title
Mol Genet Metab Rep
Volume: 35
Pages: 100966
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] enetic Background and long-term prognosis of cardiomyopathy in 313 Mitochondrial Disease Patients2023
Author(s)
Atsuko Okazaki, Ayako Matsunaga, Yukiko Yatsuka, Yoshihito Kishita, Ayumu Sugiura, Yohei Sugiyama, Takuya Fushimi, Masaru Shimura, Keiko Ichimoto, Makiko Tajika, Tomohiro Ebihara, Tetsuro Matsuhashi, Tomoko Tsuruoka, Tomoko Hirata, Atsuhito Takeda, Akira Ohtake, Kei Murayama,, Yasushi Okazaki
Organizer
日本人類遺伝学会第68回大会（HGA2023合同開催）
Int'l Joint Research
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[Presentation] Impact of measuring heteroplasmy of causative mitochondrial DNA variants at the single-cell level in patients with mitochondrial disease2023
Author(s)
Atsuko Imai-Okazaki, Yukiko Yatsuka, Ayumu Sugiura,Masato Arao, Masaru Shimura, Tomohiro Ebihara, Takanori Onuki, Keiko Ichimoto, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
Organizer
The 23th Annual Meeting of KSIMD
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 分節重複領域に存在する染色体部分欠失に対する遺伝統計学的アプローチ2023
Author(s)
Kohta Nakamura, Atsuko Imai-Okazakia, Akira Hasegawa, Takeya Kasukawa, Atsushi Kondo, Yukiko Yatsuka, Masaru Shimura, Tomohiro Ebihara, Takanori Onuki, Keiko Ichimoto, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
Organizer
2023年日本バイオインフォマティクス学会年会・第12回生命医薬情報学連合大会（IIBMP2023）
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