ミトコンドリア病新規治療法の開発：イノシンとフェブキソスタットによるATP増強

• 研究課題/領域番号: 21K07807
• 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52050:胎児医学および小児成育学関連
• 研究機関: 帝京大学
• 研究代表者: 三牧 正和 帝京大学, 医学部, 教授 (40392419)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ミトコンドリア病 / ATP / プリンヌクレオチド / ミトコンドリア / サルベージ経路

研究開始時の研究の概要

ミトコンドリア病は未だ根本的治療法が存在しない難病である。主病態は細胞内小器官であるミトコンドリアが担うATP産生障害にあり、エネルギー不足が多彩な症状をもたらす。本研究では、細胞質のプリンヌクレオチドのサルベージ経路に着目し、既存薬のイノシンと高尿酸血症治療薬フェブキソスタットの同時投与でATP産生を増強する治療法開発を目指す。ミトコンドリア病患者培養細胞に両剤を作用させ、高速液体クロマトグラフィーによりプリン代謝動態を包括的に解析し、細胞質でのATP産生能が強化されることを明らかにする。さらに、患者細胞の機能回復を確認し、ミトコンドリア病の新規治療薬開発に繋げる。

研究実績の概要

ミトコンドリア病は未だ根本的治療法が存在しない難病であり、5,000出生に1人程度が罹患する比較的患者数の多い先天代謝異常症である。その主病態は細胞内小器官であるミトコンドリアが担うATP産生障害にあるため、ATP産生を回復させることが治療上重要となる。
我々は細胞質のプリンヌクレオチドのサルベージ経路に着目し、既存薬のイノシンとフェブキソスタットの同時投与でATP産生を増強する治療法開発を目指している。我々の研究室で行っている高速液体クロマトグラフィー (HPLC)を用いた細胞内のプリン体16種の濃度測定系を応用し、ヒト線維芽細胞や筋芽細胞を用いた測定系の最適化を行った。これにより、ミトコンドリア病患者由来細胞におけるATPを含むプリン体を網羅的に評価できるようになった。令和5年度は前年度に引き続きミトコンドリア関連遺伝子変異を有する患者由来の線維芽細胞、筋芽細胞を用いて、細胞内プリン体の濃度をHPLCで測定し、症例数を増やしている。これまでに呼吸鎖酵素の活性低下が証明されている細胞でのATP量の低下傾向を認めている。さらにmtDNA変異を有する患者由来の培養細胞に薬物を添加した際の、サルベージ回路に関わるプリンヌクレオチドの動態を評価した。プリン代謝動態の解析により、想定通り細胞内ヒポキサンチンの増加と、それに伴うATPを含むプリンヌクレオチドの増加が確認された。一方、呼吸鎖酵素の活性やタンパク量には変化がないことも確認された。このことから、呼吸鎖機能が回復せずとも細胞質でのATP増強がえられることがわかり、多様なミトコンドリア病の治療に役立てられることが期待される。また、添加薬物の濃度の最適化を行い、至適濃度を得た。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

前年度に研究補助員の体調不良があり辞職し、新規雇用した後任者への申し送りに時間を要した。大学内で共用しようしている高速液体クロマトグラフィー機器の不調があり、調整に時間を要した。

今後の研究の推進方策

上記課題は克服された。補助事業期間を1年延長し、予定の研究を遂行する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] 成人診療医にも知ってもらいたい小児神経疾患診療のポイント ミトコンドリア病 (2024)
  • 著者名/発表者名: 三牧 正和
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 288 ページ: 766-772
• [雑誌論文] Estimation of the Number of Patients With Mitochondrial Diseases: A Descriptive Study Using a Nationwide Database in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Ibayashi Koki、Fujino Yoshihisa、Mimaki Masakazu、Fujimoto Kenji、Matsuda Shinya、Goto Yu-ichi
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ 巻: 33 号: 2 ページ: 68-75
  • DOI: 10.2188/jea.JE20200577
  • NAID: 130008030870
  • ISSN: 0917-5040, 1349-9092
  • 年月日: 2023-02-05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] エキスパートが教える 小児の薬物治療 疾患別 E.神経筋疾患 ミトコンドリア病 (2023)
  • 著者名/発表者名: 内野 俊平, 三牧 正和
  • 雑誌名: 小児内科 巻: 55 ページ: 583-588
• [雑誌論文] ミトコンドリア病の診断フローから外れたときの考え方（生化学～遺伝子診断）. (2022)
  • 著者名/発表者名: 三牧正和
  • 雑誌名: 小児内科 巻: 54 ページ: 550-553
• [雑誌論文] Pharmacokinetics of CuGTSM, a Novel Drug Candidate, in a Mouse Model of Menkes Disease. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi Y, Kudo T, Oyumi M, Sakamoto Y, Takahashi K, Akashi T, Kobayashi S, Kawakami T, Goda H, Sato Y, Mimaki M, Kodama H, Munakata M, Makino K, Takahashi H, Fukami T, Ito K.
  • 雑誌名: Pharm Res. 巻: 38 号: 8 ページ: 1335-1344
  • DOI: 10.1007/s11095-021-03090-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Valine metabolites analysis in ECHS1 deficiency (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwajima M, Kojima K, Osaka H, Hamada Y, Jimbo E, Watanabe M, Aoki S, Sato-Shirai I, Ichimoto K, Fushimi T, Murayama K, Ohtake A, Kohda M, Kishita Y, Yatsuka Y, Uchino S, Mimaki M, Miyake N, Matsumoto N, Okazaki Y, Ogata T, Yamagata T, Muramatsu K.
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Metabolism Reports 巻: 29 ページ: 100809-100809
  • DOI: 10.1016/j.ymgmr.2021.100809
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biallelic variants in LIG3 cause a novel mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy (2021)
  • 著者名/発表者名: 1.Bonora E, Chakrabarty S, Tsutsumi M (他63名) Taniguchi-Ikeda M (Corresponding author) and Roberto De Giorgio.
  • 雑誌名: Brain 巻: 0 号: 5 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1093/brain/awab056
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Twelve patients with POLG-related disorders genetically diagnosed at NCNP. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nahoko Ueda, Masakazu Mimaki, Ichizo Nishino, Yuichi Goto.
  • 学会等名: 第22回日本ミトコンドリア学会年会
• [学会発表] エキスパートから学ぼう！遺伝学的検査結果の上手な伝え方 ミトコンドリア遺伝子異常 (2023)
  • 著者名/発表者名: 三牧正和
  • 学会等名: 第65回日本小児神経学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Biallelic variants in LIG3 cause a novel mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy. (2022)
  • 著者名/発表者名: Mariko Ikeda, Shumpei Uchino, Yoshinobu Oyazato, Ichizo Nishino, Masakazu Mimaki, et al.
  • 学会等名: 第64回日本小児神経学会学術集会
• [学会発表] 小児期発症代謝性脳症の特徴と治療における留意点. (2022)
  • 著者名/発表者名: 三牧正和
  • 学会等名: 第63回日本神経学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 小児神経診療の進歩がもたらす新たなChallenge. (2021)
  • 著者名/発表者名: 三牧正和
  • 学会等名: 第48回日本マススクリーニング学会
  • 招待講演
• [図書] ミトコンドリア病診療マニュアル2023 (2023)
  • 著者名/発表者名: 村山圭、小坂仁、三牧正和、日本ミトコンドリア学会編集
  • 総ページ数: 280
  • 出版者: 診断と治療社
• [図書] ミトコンドリア 疾患治療の新時代（実験医学） (2023)
  • 著者名/発表者名: 柳茂、三牧正和
  • 総ページ数: 243
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 臨床遺伝専門医テキスト3 小児領域 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三牧正和（臨床遺伝専門医制度委員会）
  • 総ページ数: 152
  • 出版者: 診断と治療社
  • ISBN: 4787825151