ミトコンドリア病における新たなミトコンドリア機能破綻機序の解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09973
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 木下 善仁 埼玉医科大学, 医学部, 非常勤講師 (20634398)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ミトコンドリア / ミトコンドリア病 / 疾患原因遺伝子 / アクチン

研究実績の概要

ミトコンドリア病は、厚生労働省によって難病指定されており、ミトコンドリア機能異常を呈する難治性疾患である。小児科領域では特にミトコンドリア病の発症原因や罹患臓器は多岐に渡り、原因遺伝子等によっても病態発症機構が異なると考えられる。本研究では、これまでに全エクソーム解析を主とする遺伝子診断によって同定された原因候補遺伝子を詳細に解析し、これまでに明らかになっていなかった疾患発症機構を解明する。昨年度までにFLNA, FLNC, TOR1AIP1, CFTRなどが原因候補遺伝子としてみつかり、これらの遺伝子と疾患の関連に関しての検証を行った。すでに、昨年度FLNA, FLNC, TOR1AIP1については、株化細胞でCRISPR/Cas9システムにより遺伝子ノックアウトを行い、複数のノックアウト細胞を取得した。ノックアウト細胞におけるミトコンドリア機能の変化に関して解析を行い、ミトコンドリア機能の軽度低下を観察した。FLNA, FLNCは、共にfilaminというFアクチンを架橋するタンパクをコードしており、アクチン動態に関わることが知られている。これに着目し、細胞におけるアクチンとミトコンドリア動態を観察するため、Fアクチンとミトコンドリアの挙動を同時に観察する系を立ち上げた。CFTRについては、遺伝子診断の結果、CFTR変異を持つミトコンドリア病の２症例目を同定するに至った。2症例目でも肝臓組織におけるCFTRタンパク質の消失およびミトコンドリア遺伝子のND4の発現低下を明らかにした。CFTRは嚢胞性線維症の原因遺伝子として一般的に知られているが、本研究において初めてミトコンドリア病との関連を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

原因候補遺伝子をCRISPR/Cas9により遺伝子ノックアウトし、ミトコンドリア機能の異常を観察した。CFTRについては2症例目を同定し、論文投稿準備を進めている。

今後の研究の推進方策

FLNA, FLNC, TOR1AIP1の遺伝子ノックアウト細胞における、ミトコンドリアの機能変化をより詳細に解析する。FLNA, FLNCについては、Fアクチンの架橋に関わるため、アクチンとミトコンドリアの細胞内動態を詳細に観察する。また、TOR1AIP1は核膜維持に関わるため、ノックアウト細胞における核膜の変化を観察する。CFTRの研究については論文を投稿する。

研究成果

• [雑誌論文] Barth Syndrome: Different Approaches to Diagnosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Imai-Okazaki Atsuko、Kishita Yoshihito、Kohda Masakazu、Yatsuka Yukiko、Hirata Tomoko、Mizuno Yosuke、Harashima Hiroko、Hirono Keiichi、Ichida Fukiko、Noguchi Atsuko、Yoshida Masayuki、Tokorodani Chiho、Nishiuchi Ritsuo、Takeda Atsuhito、Nakaya Akihiro、Sakata Yasushi、Murayama Kei、Ohtake Akira、Okazaki Yasushi
  • 雑誌名: The Journal of Pediatrics 巻: 193 ページ: 256～260
  • DOI: 10.1016/j.jpeds.2017.09.075
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel mutation in TAZ causes mitochondrial respiratory chain disorder without cardiomyopathy (2017)
  • 著者名/発表者名: Borna Nurun N、Kishita Yoshihito、Ishikawa Kaori、Nakada Kazuto、Hayashi Jun-Ichi、Tokuzawa Yoshimi、Kohda Masakazu、Nyuzuki Hiromi、Yamashita-Sugahara Yzumi、Nasu Takashi、Takeda Atsuhito、Murayama Kei、Ohtake Akira、Okazaki Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 62 ページ: 539～547
  • DOI: 10.1038/jhg.2016.165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical validity of biochemical and molecular analysis in diagnosing Leigh syndrome: a study of 106 Japanese patients (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Erika、Shimura Masaru、Fushimi Takuya、Tajika Makiko、Ichimoto Keiko、Matsunaga Ayako、Tsuruoka Tomoko、Ishige Mika、Fuchigami Tatsuo、Yamazaki Taro、Mori Masato、Kohda Masakazu、Kishita Yoshihito、Okazaki Yasushi、Takahashi Shori、Ohtake Akira、Murayama Kei
  • 雑誌名: Journal of Inherited Metabolic Disease 巻: 40 ページ: 685～693
  • DOI: 10.1007/s10545-017-0042-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biallelic C1QBP Mutations Cause Severe Neonatal-, Childhood-, or Later-Onset Cardiomyopathy Associated with Combined Respiratory-Chain Deficiencies (2017)
  • 著者名/発表者名: Feichtinger RG, Olahova M, Kishita Y, Garone C, Kremer LS, Yagi M, Uchiumi T, Murayama K, Ohtake A, Rebelo-Guiomar P, Kohda M, Kang D, Mayr JA, Taylor RW, Okazaki Y, Minczuk M, Prokisch H et al
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 巻: 101 ページ: 525～538
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2017.08.015
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Genetic background of Japanese patients with mitochondrial disorders (2017)
  • 著者名/発表者名: Kishita Y, Kohda M, Mizuno Y, Imai A, Nakaya A, Hirata T, Yatsuka Y, Borna NN, Harashima H, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y
  • 学会等名: EUROMIT2017
  • 国際学会
• [学会発表] ミトコンドリア病における他の疾患を引き起こす遺伝子変異の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木下 善仁，神田 将和，八塚由紀子，平田 智子，水野 洋介，今井-岡﨑 敦子，原嶋 宏子，村山 圭，大竹 明，岡﨑 康司
  • 学会等名: 第59回日本先天代謝異常学会総会/第15回 アジア先天代謝異常症シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of mutations in non-mitochondrial disease genes in mitochondrial diseases (2017)
  • 著者名/発表者名: Kishita Y, Kohda M, Yatsuka Y, Hirata T, Mizuno Y, Imai-Okazaki A, Harashima H, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y
  • 学会等名: 第15回RCGMフロンティアシンポジウム