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

• 研究課題/領域番号: 20K08497
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53020:循環器内科学関連
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ミトコンドリア病 / 心筋症 / ミトコンドリア心筋症 / ヘテロプラスミー / ヘテロプラスミー率 / ミトコンドリアDNA / 遺伝性心筋症 / 非侵襲的診断法 / digital PCR / 変異ミトコンドリアDNA率（ヘテロプラスミー率）

研究開始時の研究の概要

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。申請者らはミトコンドリア心筋症例の各組織中で、尿検体が心筋の変異ミトコンドリアDNA率と良く相関する事実を発見した。申請者らは891例の自験データに基づく変異ミトコンドリアDNA定量化システムを開発し、132例のミトコンドリア病患者での検証に成功した。本研究では新規開発した変異ミトコンドリアDNA定量化システムを発展させて心筋症に最適化した変異定量化システムを開発し、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を目的とする。

研究成果の概要

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開発を行った。具体的には、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。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、論文発表を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

確立した診断法が存在しないミトコンドリア心筋症の診断率の向上は長年の課題であった。申請者らの開発した変異ミトコンドリアDNA定量化システムは、非侵襲的に入手可能な尿検体を用いてミトコンドリア心筋症の診断が可能となる手法であり、心筋生検という侵襲を必要としないという利点を有する。さらに現在定量化手法の存在しないミトコンドリアDNA欠失変異に対しても、欠失部位によらず定量化が可能である。本システムは臨床現場で活用できるミトコンドリア心筋症の診断ツールとしての有用性を持つ。さらに変異ミトコンドリアDNA率と心筋症重症度、予後との相関はミトコンドリア心筋症に対する心臓移植適応のエビデンス構築に役立つ。

研究成果

• [国際共同研究] Rockefeller University(米国)
• [国際共同研究] Rockefeller University(米国)
• [雑誌論文] Impact of measuring heteroplasmy of a pathogenic mitochondrial DNA variant at the single-cell level in individuals with mitochondrial disease (2022)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: J Inherit Metab Dis. 巻: 45 号: 6 ページ: 1143-1150
  • DOI: 10.1002/jimd.12547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Machine learning approaches to explore digenic inheritance. (2022)
  • 著者名/発表者名: Okazaki A, Ott J.
  • 雑誌名: Trends Genet. 巻: 38 ページ: 1013-1018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of Leigh syndrome with a high probability of cardiac manifestations in infantile-onset patients with m.14453G>A (2022)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: Mitochondrion. 巻: 63 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial DNA depletion syndrome with a mutation in SLC25A4 developing epileptic encephalopathy: A case report (2022)
  • 著者名/発表者名: Kashiki Tomoko、Kido Jun、Momosaki Ken、Kusunoki Shouichirou、Ozasa Shiro、Nomura Keiko、Imai-Okazaki Atsuko、Tsuruoka Tomoko、Murayama Kei、Koga Yasutoshi、Nakamura Kimitoshi
  • 雑誌名: Brain and Development 巻: 44 号: 1 ページ: 56-62
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2021.08.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severe spinal cord hypoplasia due to a novel ATAD3A compound heterozygous deletion (2022)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Mol Genet Metab Rep. 巻: 33 ページ: 100912-100912
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2022.100912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Leigh syndrome with a high probability of cardiac manifestations in infantile-onset patients with m.14453G?>?A (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimura M, Onuki T, Sugiyama Y, Matsuhashi T, Ebihara T, Fushimi T, Tajika M, Ichimoto K, Matsunaga A, Tsuruoka T, Nitta KR, Imai-Okazaki A, Yatsuka Y, Kishita Y, Ohtake A, Okazaki Y, Murayama K.
  • 雑誌名: Mitochondrion 巻: 63 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.mito.2021.12.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neonatal-onset mitochondrial disease: clinical features, molecular diagnosis and prognosis (2021)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Archives of Disease in Childhood - Fetal and Neonatal Edition 巻: 107 号: 3 ページ: 329-334
  • DOI: 10.1136/archdischild-2021-321633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term prognosis and genetic background of cardiomyopathy in 223 pediatric mitochondrial disease patients. (2021)
  • 著者名/発表者名: Imai-Okazaki A, Matsunaga A, Yatsuka Y, Nitta KR, Kishita Y, Sugiura A, Sugiyama Y, Fushimi T, Shimura M, Ichimoto K, Tajika M, Tominaga M, Ebihara T, Matsuhashi T, Tsuruoka T, Kohda M, Hirata T, Harashima H, Nojiri S, Takeda A, Nakaya A, Kogaki S, Sakata Y, Ohtake A, Murayama K, Okazaki Y.
  • 雑誌名: International Journal of Cardiology 巻: 341 ページ: 48-55
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2021.06.042
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical heterogeneity in patients with m.4412G?>?A MT-TM mutation and different heteroplasmy levels (2021)
  • 著者名/発表者名: Imai-Okazaki Atsuko、Yagi Nobuyasu、Nitta Kazuhiro R.、Murayama Kei、Ohtake Akira、Okazaki Yasushi
  • 雑誌名: Mitochondrion 巻: 59 ページ: 214-215
  • DOI: 10.1016/j.mito.2021.06.001
• [雑誌論文] Genotype Pattern Mining for Pairs of Interacting Variants Underlying Digenic Traits (2021)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Atsuko、Horpaopan Sukanya、Zhang Qingrun、Randesi Matthew、Ott Jurg
  • 雑誌名: Genes 巻: 12 号: 8 ページ: 1160-1160
  • DOI: 10.3390/genes12081160
• [雑誌論文] Population genetics: past, present, and future (2020)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Atsuko、Yamazaki Satoru、Inoue Ituro、Ott Jurg
  • 雑誌名: Human Genetics 巻: 140 号: 2 ページ: 231-240
  • DOI: 10.1007/s00439-020-02208-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Genetic Background and Clinical Presentation of Cardiomyopathy in 313 Mitochondrial Disease Patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Okazaki, Atsuhito Takeda, Akira Ohtake, Yasushi Okazaki
  • 学会等名: 第87回日本循環器学会学術集会
• [学会発表] Different mitochondrial DNA heteroplasmy distribution at the single-cell leven in MELAS (2022)
  • 著者名/発表者名: Okazaki A, Yatuka Y, Arao M, Shimura M, Ebihara T, Onuki T, Ichimoto K, Ohtake A
  • 学会等名: 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
  • 招待講演
• [学会発表] Validation and diagnosis of novel variants of mitochondrial diseases associated with the ECHS1 gene (2022)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会,
• [学会発表] Neonatal-Onset Mitochondrial Disease: Clinical Features, Molecular Diagnosis, and Prognosi (2022)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: SSIEM Annual Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Maternally inherited deafness, epilepsy and mental retardation is associated with m.12207G>A MT-TS2 mutation in a Japanese family (2022)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Ajihara, Megumi Tsuruoka, Hiroko Harashima, Torayuki Okuyama, Yukiko Yatsuka, Atuko Okazaki, Yasushi Okazaki, Kei Murayama, Yuko Akioka, Akira Ohtake
  • 学会等名: SSIEM Annual Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 小児ミトコンドリア病223症例における心筋症の遺伝的基盤および 長期予後に関する検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡崎敦子
  • 学会等名: 第30回日本小児心筋疾患学会
• [学会発表] Long-term prognosis and genetic background in 223 children with mitochondrial disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Okazaki
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第66回大会
• [学会発表] Prognosis and Genetic Background of Mitochondrial Cardiomyopathy in 223 Mitochondrial Disease Patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Okazaki
  • 学会等名: 84th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: 岡﨑 敦子、岡﨑 康司
  • 総ページ数: 156
  • 出版者: 東京医学社
• [図書] 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)
  • 著者名/発表者名: 岡﨑 敦子、岡﨑 康司
  • 総ページ数: 115
  • 出版者: 科学評論社
• [産業財産権] 肥大型心筋症治療剤 (2021)
  • 発明者名: 順天堂大学
  • 権利者名: 順天堂大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-009754
  • 出願年月日: 2021