疾患iPS細胞を用いたBOLA3変異における膨状ミトコンドリアの病態意義の解明

使用患病 iPS 细胞阐明 BOLA3 突变中线粒体肿胀的病理意义

基本信息

批准号：
22K15397
负责人：
徳山剛士
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Jichi Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ミトコンドリアは細胞内でエネルギー生成の中心となる小器官で、「ミトコンドリアダイナミクス」と呼ばれる分裂と融合を繰り返す形状変化を通じて機能を維持している。このシステムが壊れるとミトコンドリア機能が大幅に低下するため、ミトコンドリアダイナミクスはミトコンドリア品質管理の基礎であると考えられている。30例のミトコンドリア心筋症患者の細胞を調べた結果、一部のミトコンドリアが膨らんだ特殊なダイナミクス異常を発見し、この異常形態が心筋症の病態にどのように関わるのか？、また学術的にこの新しい異常形態が何であるのかを解析した。今回発見したミトコンドリア病患者由来線維芽細胞に存在する膨れ上がったミトコンドリアを、その形状的特徴からMito-ballと定義し、実験を進めた。BOLA3変異線維芽細胞を用いた実験では、Mito-ballが、そのほかの部位と機能的・分子局在的に極端に変化していることを突き止めた。またこのMito-ballはBOLA3変異のみならず、そのほかのミトコンドリア病由来線維芽細胞においても観察されるため、ミトコンドリア障害orストレス応答として高度に保存されいているシステムであることが予想された。さらにこのBOLA3変異線維芽細胞から疾患iPS細胞の樹立することに成功した。iPS細胞ではミトコンドリアの機能に依存しないエネルギー代謝が行われていることが言われており、線維芽細胞と比べてBOLA3-iPS細胞では極端なミトコンドリア機能変動などは観察されなかった。そして、このiPS細胞を用いて心筋細胞を樹立すことにも成功した。細胞株の間でばらつきはあるものの、線維芽細胞で観察されたMito-ball様の構造物が心筋細胞においても観察された。今後、線維芽細胞を用いた基礎的実験によってMito-ballの全容を明らかにし、病態とMito-ballの関連を明らかにしていく。

线粒体是细胞内的细胞器，它是细胞内能量产生的核心，并通过形状变化功能，重复分裂和融合，称为“线粒体动力学”。线粒体动力学被认为是线粒体质量控制的基础，因为该系统会显着降低线粒体功能。在检查了30个线粒体心肌病患者的细胞后，我们发现了一种特殊的动态异常，其中一些线粒体肿胀，这种异常形式如何影响心肌病的病理？并在学术上分析了这种新的异常形式。在我们发现的线粒体疾病患者的成纤维细胞中发现的线粒体肿胀，根据其几何特征将其定义为mito-ball，并进行了实验。使用BOLA3突变体成纤维细胞的实验表明，Mito-Ball功能非常实用，并且分子位于其他位点。此外，由于不仅在BOLA3突变中观察到这种线粒体球，而且在其他线粒体疾病衍生的成纤维细胞中观察到，也可以预测，它是一种高度保守的系统，是线粒体疾病或应激反应。此外，我们成功地从这些Bola3突变体成纤维细胞中建立了患病的IPS细胞。据说，在IPS细胞中进行了线粒体功能非依赖性的能量代谢，并且与成纤维细胞相比，在Bola3-ips细胞中未观察到极端的线粒体功能波动。此外，我们能够使用这些IPS细胞成功建立心肌细胞。尽管细胞系之间存在变化，但在心肌细胞中也观察到在成纤维细胞中观察到的线粒球样结构。将来，我们将通过使用成纤维细胞进行基本实验来阐明Mito-ball的全部范围，并阐明病理学与Mito-Ball之间的关系。