細胞内ミトコンドリア輸送システムを利用した核酸送達キャリアの開発

本申請研究では、変異ミトコンドリアを標的とした治療戦略を確立するため、これまでに構築したミトコンドリア標的型キャリアを用いて、機能性核酸をミトコンドリアに送達し、ミトコンドリアへの核酸送達検証、機能評価を行うことを目的とした。平成28年度は、下記について研究を遂行した。ミトコンドリアDNAの変異・欠損は、ミトコンドリアの機能低下を引き起こし、ミトコンドリア病を誘発する。mtDNAのtRNA（Phe）にG625A変異を有するミトコンドリア病患者由来細胞を用いて、正常なtRNA（Phe）をミトコンドリアに補充する遺伝子治療戦略の検証を行った。はじめに、ミトコンドリアにおけるtRNA（Phe）の変異率をARMS-qPCR法を用いて算出する実験系を確立した。使用したミトコンドリア病患者由来細胞は、正常型mtDNAと変異型mtDNAが混在するヘテロプラスミー変異であり、変異率が８０％程度であることを確認した。正常pre-tRNA（Phe）を搭載したミトコンドリア標的型キャリアをミトコンドリア病患者由来線維芽細胞に添加した結果、コントロール配列では変化がなかったのに対し、ミトコンドリアにおけるtRNA（Phe）の変異率が４０％程度まで低下したことが示唆された。また、ミトコンドリア輸送能をもつRNA配列をpre-tRNA（Phe）に付加することにより、添加後8日目まで変異率が２０％程度まで大きく低下することが示された。一方で、pre-tRNA（Phe）を導入したプラスミドDNAをリポフェクタミンを用いて核で発現させた場合には、変異率の低下がみられなかった。さらに、正常pre-tRNA（Phe）搭載ミトコンドリア標的型キャリアを添加したミトコンドリア病患者由来線維芽細胞では、コントロールと比較してミトコンドリア呼吸能が上昇することが示唆された。

本申請研究では、変異ミトコンドリアを標的とした治療戦略を確立するため、これまでに構築したミトコンドリア標的型キャリアを用いて、機能性核酸をミトコンドリアに送達し、ミトコンドリアへの核酸送達検証、機能評価を行うことを目的とした。平成28年度は、下記について研究を遂行した。ミトコンドリアDNAの変異・欠損は、ミトコンドリアの機能低下を引き起こし、ミトコンドリア病を誘発する。mtDNAのtRNA（Phe）にG625A変異を有するミトコンドリア病患者由来細胞を用いて、正常なtRNA（Phe）をミトコンドリアに補充する遺伝子治療戦略の検証を行った。はじめに、ミトコンドリアにおけるtRNA（Phe）の変異率をARMS-qPCR法を用いて算出する実験系を確立した。使用したミトコンドリア病患者由来細胞は、正常型mtDNAと変異型mtDNAが混在するヘテロプラスミー変異であり、変異率が８０％程度であることを確認した。正常pre-tRNA（Phe）を搭載したミトコンドリア標的型キャリアをミトコンドリア病患者由来線維芽細胞に添加した結果、コントロール配列では変化がなかったのに対し、ミトコンドリアにおけるtRNA（Phe）の変異率が４０％程度まで低下したことが示唆された。また、ミトコンドリア輸送能をもつRNA配列をpre-tRNA（Phe）に付加することにより、添加後8日目まで変異率が２０％程度まで大きく低下することが示された。一方で、pre-tRNA（Phe）を導入したプラスミドDNAをリポフェクタミンを用いて核で発現させた場合には、変異率の低下がみられなかった。さらに、正常pre-tRNA（Phe）搭載ミトコンドリア標的型キャリアを添加したミトコンドリア病患者由来線維芽細胞では、コントロールと比較してミトコンドリア呼吸能が上昇することが示唆された。