Changes in maternal blood mitochondrial DNA copy number due to exposure to environmental chemicals and their effects on children

暴露于环境化学物质导致母血线粒体 DNA 拷贝数的变化及其对儿童的影响

• 批准号: 21K17891
• 负责人: 福永 久典
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17891/
• 关键词: ミトコンドリア; ミトコンドリアDNA; 次世代影響; 環境化学物質; DOHaD; 母系遺伝; DNAコピー数; 胎児期病態発症起源説

ミトコンドリアは、独自のゲノム（mtDNA）を有しており、ヒトの場合、16,569塩基対の環状多コピーゲノムとして一細胞当たり数十～数千コピーが存在し、母性遺伝する。しかし、このmtDNAコピーの複製・維持機構に関する分子メカニズムや、その生理的・病理的意義は依然として解明されていない。本研究は、mtDNAコピー数がどのように遺伝継承され、母の妊娠中の環境影響などにより子のmtDNAコピー数がどのように修飾され、出生時体重などに影響を及ぼすのか明らかにすることを目的とする。2022年度は、東北大学東北メディカル・メガバンク機構（以下、ToMMo）から分譲された「ToMMo三世代コホート調査」参加者の7人家族（父方祖父母、母方祖父母、父母、新生児）149組、合計1041名分の末梢血、臍帯血由来DNA試料から、mtDNAコピー数をリアルタイムPCR法を用いて測定した。我々の知る限り、本研究は1000名以上の三世代家族からmtDNAコピー数を測定した初めての分子疫学研究であり、mtDNAコピー数に関する年齢・性別の分布の詳細を明らかにすることができた。今後、これらの測定結果から、mtDNAコピー数の家族内の遺伝的相関を検討する。また、妊娠中の環境化学物質曝露が新生児の出生時体重などに及ぼす次世代影響について解析を行うため、mtDNAコピー数と母親の妊娠前あるいは妊娠期間中の生活習慣（喫煙歴、飲酒歴、運動習慣など）、新生児の体格（出生時体重など）との相関も検討する。その成果は、ミトコンドリア遺伝学だけでなく、環境衛生学、周産期医学などの発展にも資するものと期待される。

In the case of 16,569 mtDNA pairs, there are tens to thousands of mtDNA pairs in a single cell, and maternal inheritance. The molecular, physiological and pathological implications of mtDNA replication and maintenance mechanisms remain unexplained. The purpose of this study was to investigate the effects of mtDNA gene expression on maternal pregnancy, maternal environment, maternal mtDNA gene expression, maternal weight at birth, and maternal fertility. In 2022, Tohoku University Tohoku Research Institute (hereinafter ToMMo) conducted a three-generation ToMMo survey of 149 groups of 7 families (paternal grandparents, maternal grandparents, parents, newborns), totaling 1041 samples of peripheral blood and umbilical blood-derived DNA, and mtDNA counts. We know that the mtDNA count of more than 1000 families in three generations was determined. The results show that the mtDNA count of more than 1000 families in three generations is related to the age and sex distribution of mtDNA. In the future, we will discuss the correlation between mtDNA and family DNA. Environmental chemical exposures during pregnancy are associated with neonatal birth weight and subsequent generation effects, mtDNA counts and maternal pre-pregnancy habits (smoking, alcohol consumption, exercise habits) during pregnancy, and neonatal physique (birth weight). The results are expected to be developed in the fields of environmental hygiene, health sciences and perinatal medicine.