COQ2変異に基づく多系統萎縮症の病態機序解明とサロゲートマーカーの開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26253054
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 辻 省次 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (70150612)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 多系統萎縮症 / COQ2 / ミトコンドリア機能

Outline of Annual Research Achievements

多系統萎縮症発症（multiple system atrophy, MSA）にかかわる遺伝的要因として，COQ2の変異が関わることを見出した.COQ2がcoenzyme Q10 (CoQ10)の合成に必須の酵素であり，本研究は，COQ2変異によってもたらされる病態機序をCoQ10の補充によって改善できるかどうかについて，ミトコンドリアの酸化的リン酸化機能を定量的に解析し，CoQ10の補充による臨床治験の感度の高いsurrogate markerを開発し，臨床治験の評価項目として応用することを目的としている．本年度，フラックスアナライザーを導入して，接着細胞を用いてミトコンドリア酸化的リン酸化能の測定系を確立した．すなわち，①ベースラインの酸素消費速度（OCR），②ATP合成酵素阻害剤oligomycin添加によるATP産生の評価，③脱共役剤FCCP添加による最大呼吸の評価，④ミトコンドリア複合体阻害剤antimycin, rotenone添加によるプロトンリークの評価をそれぞれ行うとともに，嫌気的解糖を反映する細胞外酸性化速度（ECAR）を測定した．予備実験の結果，解析に適した細胞数，およびoligomycinとFCCPの最適な濃度について検討した．測定を行う細胞として，COQ2遺伝子にR387X/V393A変異を複合ヘテロ接合性に有する多系統萎縮症患者と健常対照者を対象に，培養皮膚線維芽細胞と不死化リンパ細胞株を樹立した．まず，線維芽細胞を用いて上述の測定系によるフラックスアナライザーによるミトコンドリア酸化的リン酸化能の測定を行った．検討の結果，R387X/V393A変異を持つ患者では，対照と比べてベースラインのOCRが低下しており，ミトコンドリアの酸化的リン酸化能に障害があることを示すことができた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画に従い，フラックスアナライザーを導入して，接着細胞を用いてミトコンドリア酸化的リン酸化能の測定系を確立した．すなわち，①ベースラインの酸素消費速度（OCR），②ATP合成酵素阻害剤oligomycin添加によるATP産生の評価，③脱共役剤FCCP添加による最大呼吸の評価，④ミトコンドリア複合体阻害剤antimycin, rotenone添加によるプロトンリークの評価をそれぞれ行うとともに，嫌気的解糖を反映する細胞外酸性化速度（ECAR）を測定した．さらに，この測定法を用いて，COQ2に複合ヘテロ接合性の変異を有する多系統萎縮症患者由来の細胞で，ミトコンドリア酸化的リン酸化能を証明でき，順調に研究を進めることができた．

Strategy for Future Research Activity

ミトコンドリア機能の測定系を構築できたので，COQ2変異を有する多系統萎縮症患者由来の細胞，および，COQ2変異を有していない多系統萎縮症患者由来の細胞，コントロールの細胞を用いて，①ベースラインの酸素消費速度（OCR），②ATP合成酵素阻害剤oligomycin添加によるATP産生の評価，③脱共役剤FCCP添加による最大呼吸の評価，④ミトコンドリア複合体阻害剤antimycin, rotenone添加によるプロトンリークの評価を行い，多系統萎縮症において，COQ2変異を有する例，有していない例で，ミトコンドリア酸化的リン酸化能の低下について定量的な解析を進める．さらに，CoQ10添加により，ミトコンドリア機能の回復が観察されるかどうかを検討し，CoQ10投与による治験において，surrogate markerとして使用できるかどうかの評価を進める．