Analysis of mitochondrial function and cell action potential in iPS-derived neurons with DNM1L mutation

Dynamin 1-like (DNM1L)は、細胞内のミトコンドリア分裂を制御するDRP1をコードする核遺伝子である。2007年にDNM1Lヘテロ接合性変異による早期乳児致死性疾患が、ヒトにおける疾患として初めて報告された。DNM1Lのミスセンス変異は、DRP1のミトコンドリア周囲への集合および高次アッセンブリーに影響を与え、ミトコンドリア分裂を阻害することが報告されているが、最終的に神経細胞にどのような影響を及ぼすかは明らかとなっていない。今回の研究では、患者由来iPS細胞から神経細胞へ分化誘導を行い、DNM1L変異を有する神経細胞におけるミトコンドリア機能を酸素消費速度、ATP産生能、ミトファジーおよび細胞活動電位など、多面的に評価することを目的とした。まずDNM1L変異を有する神経細胞において、ミトコンドリアのATP産生能の非侵襲的評価（細胞外フラックスアナライザー）を行った。OROBOROS O2k-FluoRespirometerは生細胞の酸素消費速度を測定可能であり、コントロールおよびDNM1L変異細胞において酸素消費速度を行ったところ、DNM1L変異細胞において酸素消費速度の低下を認めた。次にMaLion　(monitoring ATP level intensity based turn on indicators)によるATP産生能の非侵襲的評価を行った。MaLion は蛍光蛋白質であり、細胞内ATP濃度依存性に蛍光を発し、生細胞において視覚的にATP産生能を評価することが可能である。コントロールおよびDNM1L変異細胞にMaLionをトランスフェクションし、ATP産生能の評価を行ったが、両者において明らかな蛍光強度の差は認められなかった。

Dynamin 1-like (DNM1L)は、細胞内のミトコンドリア分裂を制御するDRP1をコードする核遺伝子である。2007年にDNM1Lヘテロ接合性変異による早期乳児致死性疾患が、ヒトにおける疾患として初めて報告された。DNM1Lのミスセンス変異は、DRP1のミトコンドリア周囲への集合および高次アッセンブリーに影響を与え、ミトコンドリア分裂を阻害することが報告されているが、最終的に神経細胞にどのような影響を及ぼすかは明らかとなっていない。今回の研究では、患者由来iPS細胞から神経細胞へ分化誘導を行い、DNM1L変異を有する神経細胞におけるミトコンドリア機能を酸素消費速度、ATP産生能、ミトファジーおよび細胞活動電位など、多面的に評価することを目的とした。まずDNM1L変異を有する神経細胞において、ミトコンドリアのATP産生能の非侵襲的評価（細胞外フラックスアナライザー）を行った。OROBOROS O2k-FluoRespirometerは生細胞の酸素消費速度を測定可能であり、コントロールおよびDNM1L変異細胞において酸素消費速度を行ったところ、DNM1L変異細胞において酸素消費速度の低下を認めた。次にMaLion　(monitoring ATP level intensity based turn on indicators)によるATP産生能の非侵襲的評価を行った。MaLion は蛍光蛋白質であり、細胞内ATP濃度依存性に蛍光を発し、生細胞において視覚的にATP産生能を評価することが可能である。コントロールおよびDNM1L変異細胞にMaLionをトランスフェクションし、ATP産生能の評価を行ったが、両者において明らかな蛍光強度の差は認められなかった。