CoQ10を用いたミトコンドリア異常による免疫不全症の治療法開発

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K12900
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 谷村 綾子 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 助教 (10610199)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ミトコンドリア / 小胞体ストレス / UPR / ATP / ROS / 細網異型性症 / 免疫不全 / 好中球分化

研究実績の概要

平成29年度は、CRISPR/CasでAK2ノックアウト(KO)HL-60細胞を作製し、AK2 KOでのROSによる好中球分化障害をCoQ10あるいは脂溶性CoQ (MitoQ)を用いて改善効果を検討することを計画していた。すでに樹立済みのAK2へテロKO(AK2+/-) HL-60株にさらにCRISPR/Casを作用させ、完全なKO株を得るためにクローニングを行ったが、新たな変異はすべてin frameであった。そこで、代替案としてAK2+/- HL-60株にshRNAをstableに発現させることによってAK2 KOに近い株を作製することを考えている。
一方で、シングルセルクローニング中やgenome DNAのチェック中に、ROSとは別のミトコンドリア関連機能であるUPRやアポトーシスについて検証を行った。その結果、ミトコンドリアでのATP産生がUPRやアポトーシスを介して好中球分化に影響を与えていることが示唆されるデータを得た。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

AK2 KO HL-60株を未だ得られていないため、以上の進捗状況と判断した。
しかしながら、代替案として実施したミトコンドリアとUPR・アポトーシス、好中球分化との関連性についての検討の結果、重要な知見が得られ、論文投稿に至った(under revision)。その際、好中球分化にはミトコンドリアでのATP産生の必要性が示され、ATP産生に関連するROS生成とその制御、並びにCoQ10による好中球分化能の回復の検証の重要性が示唆された。

今後の研究の推進方策

すでに樹立済みのAK2へテロKO(AK2+/-) HL-60株にshRNAをstableに発現させることによってAK2 KOに近い株を作製する。作製できなかった場合は、AK2+/- HL-60株に以前の論文報告で用いたAK2 siRNAを使用し、一過的にKOに近い状態を起こし、検証に使用する。
さらに、CoQ10などによる好中球分化割合の改善、および還元能といった機能の検証に加え、29年度に得られた成果から、UPR活性化やアポトーシスについての解析も追加で行う。

次年度使用額が生じた理由

昨年、論文の投稿後の改訂要請に対して改訂後再提出したが、年度末までにその採否の結果がわからなかったため、論文掲載料として確保していた分が残ってしまった。次年度論文がacceptされた場合は、論文掲載料として使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Human AK2 links intracellular bioenergetic redistribution to the fate of hematopoietic progenitors. (2018)
  • 著者名/発表者名: K Oshima, N Saiki, M Tanaka, H Imamura, A Niwa, A Tanimura, A Nagahashi, A Hirayama, K Okita, A Hotta, S Kitayama, M Osawa, S Kaneko, A Watanabe, I Asaka, W Fujibuchi, K Imai, H Yabe, Y Kamachi, J Hara, S Kojima, M Tomita, T Soga, T Noma, S Nonoyama, T Nakahata, K M Saito
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: Vol.497, No.2 ページ: 719-725
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A role of ER stress and UPR on hematopoietic differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ayako Tanimura, Keiko Miyoshi, Taigo Horiguchi, Hagita Hiroko, Koichi Fujisawa and Takafumi Noma
  • 学会等名: 51st Miami Winter Symposium, Stem Cells Todays Research Tomorrows Therapies
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of mitochondrial ATP production on neutrophil differentiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayako Tanimura, Keiko Miyoshi, Taigo Horiguchi, Hagita Hiroko, Koichi Fujisawa and Takafumi Noma
  • 学会等名: Gordon Research Conference(From Molecular Structures and Mechanisms to Cellular Bioenergetics in Health and Disease)
  • 国際学会
• [学会発表] ミトコンドリアがUPR活性をコントロールして免疫細胞分化の方向を決定づける (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷村 綾子, 三好 圭子, 堀口 大吾, 萩田 浩子, 藤澤 浩一, 野間 隆文
  • 学会等名: 第17回日本ミトコンドリア学会年会
• [学会発表] CRISPR/Cas9を用いたAK2の段階的欠損による細胞代謝への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷村 綾子, 三好 圭子, 堀口 大吾, 藤澤 浩一, 野間 隆文
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会 第2回大会
• [備考] ヒトAK2は細胞内エネルギー分子の分配を介して血液前駆細胞の分化運命を制御する
  • URL: http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/finding/180328-110000.html