Mitochondria function analysis using autopsied brain samples of MELAS

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08196
• Research Institution: Aichi Medical University
• Principal Investigator: 宮原 弘明 愛知医科大学, 付置研究所, 准教授 (00457615)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 眞理 愛知医科大学, 付置研究所, 特命研究教授 (60288545) ; 岩崎 靖 愛知医科大学, 付置研究所, 教授 (60378172) ; 井原 健二 大分大学, 医学部, 教授 (80294932) ; 井上 真紀 大分大学, 医学部, 助教 (20726913) ; 関口 和人 大分大学, 医学部, 助教 (40437926)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: ミトコンドリア病 / ヘテロプラスミー / 脳卒中様エピソード

Outline of Annual Research Achievements

卒中様発作と乳酸アシドーシスを伴うミトコンドリア脳症（MELAS）は脳卒中様発作を反復し脳の機能が損なわれていくミトコンドリア脳症である。MELASはミトコンドリアDNAの点変異（A3243Gが最多）が原因であり母系遺伝の形式をとることが多い。患児の細胞の中は正常と異常なミトコンドリアが混在する“ヘテロプラスミー”という状態であり、異常ミトコンドリアの割合が増すことによって電子伝達系の働きが障害され、ATP産生がうまくいかず、ミトコンドリアからのエネルギ―供給に依存する臓器（脳・筋肉・心臓）が障害される病態が推測されている。
申請者は脳細胞内の異常ミトコンドリアの割合が増加することで脳卒中様発作の発生リスクが高まると仮説を立て、脳の各部位における遺伝子変異率や電子伝達系を評価することで、脳卒中様発作の発生メカニズムの解明を目指している。
具体的にははA3243G変異を有するMELAS8例を対象として、脳の部位ごとの①脳卒中様発作の 病理学的な出現頻度、②ミトコンドリア遺伝子変異率、③ガスクロマトグラフィー質量分析を用いたメタボローム解析、④タンパク電気泳動を用いた電子伝達系のサブユニットの解析、⑤タンパク電気泳動を用いたミトコンドリア病関連バイオマーカー（FGF21やGDF15）の解析、を行っていく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2020年度までにガスクロマトグラフィー質量分析法を用いてミトコンドリア病患者の110個の凍結サンプルの中の約350種類の代謝産物を網羅的に測定した。2021年度にはミトコンドリア病患者の110個の凍結サンプルからミトコンドリアDNAを抽出し、ミトコンドリア遺伝子（A3243G）の遺伝子変異率の解析を完了した、現在は遺伝子変異率・代謝産物・病理所見（主に脳卒中様エピソード）との相関関係を検討中である。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は110個の凍結サンプルから得られた蛋白抽出液を用いて、ミトコンドリア（TUFM抗体を用いる）と電子伝達系（OXPHOS抗体を用いる）の量的変化をウエスタンブロットで検討する予定であり、ミトコンドリアの遺伝子変異率・代謝産物・病理所見との対比と検討する予定である。現段階で凍結サンプルからの蛋白抽出はすでに完了しており、当初予定していた研究計画に沿って進めることができている。蛋白解析まで完了した後は遺伝子変異率・代謝産物・病理所見との相関関係を検討を進め、学会発表と論文化の段階に進む予定としている。

Causes of Carryover

研究が順調に進んだため、当初購入を予定していた物品のうち購入の必要がなくなった消耗品が発生したため、差額が生じた。この差額に関しては将来的な論文校正費用などに充てることを考えている。