Elucidation of aberrant ketone body metabolism in transporter polymorphisms and establishment of biomarkers

先天性ケトン体代謝異常症は、乳幼児において重篤なケトアシドーシス発作を起こす遺伝性の希少疾患である。ミトコンドリア内のケトン体代謝異常が原因とされるが発症機構は不明な点が多く、乳幼児突然死の原因になる。本研究は、重篤なケトアシドーシス発作につながるケトン体代謝異常において、その重症度の差が生じる原因としての遺伝子変異や一塩基多型が及ぼす、細胞膜とミトコンドリアにおける代謝経路でのケトン体利用の機序を解明することを目標としている。今年度は、ケトン体代謝異常症ではまだ未解明な細胞膜上のトランスポーターであるMCT1、MCT4について、遺伝子多型、タンパクの機能、ケトン体の作用機序について総合的にアプローチするための実験系を構築するため、下記の実験を進めた。①MCT1・MCT4における遺伝子解析：MCT1をコードするSLC16A1、MCT4をコードするSLC16A3遺伝子にて、各エクソンを増幅するためのプライマーの設計、遺伝子解析の条件を確立した。これら遺伝子の一塩基多型の解析を進めるにあたり低侵襲の採血が望ましいと考え、血液ろ紙への微量採血にて乾燥血液ろ紙からのDNA抽出法を確立した。②MCT1・MCT4の抽出とウエスタンブロット解析：MCT1、MCT4蛋白を得るため細胞質タンパクのコンタミネーションを抑える抽出試薬および抗体の検討を行い、ウエスタンブロットによるMCT1、MCT4蛋白の評価が可能となった。β-ケトチオラーゼ欠損症、SCOT欠損症とともにケトン体利用障害の総合的な評価につながる。③MCT1を介した乳酸の代謝とミトコンドリアでのエネルギー代謝評価：MCT1欠損細胞の細胞培養液を低グルコース環境とした条件での乳酸の取り込みとミトコンドリアでのエネルギー産生の代謝解析を行なった。MCT1欠損細胞は野生型細胞と比較し、細胞内外の乳酸濃度が高値であることが明らかとなった。

先天性ケトン体代謝異常症は、乳幼児において重篤なケトアシドーシス発作を起こす遺伝性の希少疾患である。ミトコンドリア内のケトン体代謝異常が原因とされるが発症機構は不明な点が多く、乳幼児突然死の原因になる。本研究は、重篤なケトアシドーシス発作につながるケトン体代謝異常において、その重症度の差が生じる原因としての遺伝子変異や一塩基多型が及ぼす、細胞膜とミトコンドリアにおける代謝経路でのケトン体利用の機序を解明することを目標としている。今年度は、ケトン体代謝異常症ではまだ未解明な細胞膜上のトランスポーターであるMCT1、MCT4について、遺伝子多型、タンパクの機能、ケトン体の作用機序について総合的にアプローチするための実験系を構築するため、下記の実験を進めた。①MCT1・MCT4における遺伝子解析：MCT1をコードするSLC16A1、MCT4をコードするSLC16A3遺伝子にて、各エクソンを増幅するためのプライマーの設計、遺伝子解析の条件を確立した。これら遺伝子の一塩基多型の解析を進めるにあたり低侵襲の採血が望ましいと考え、血液ろ紙への微量採血にて乾燥血液ろ紙からのDNA抽出法を確立した。②MCT1・MCT4の抽出とウエスタンブロット解析：MCT1、MCT4蛋白を得るため細胞質タンパクのコンタミネーションを抑える抽出試薬および抗体の検討を行い、ウエスタンブロットによるMCT1、MCT4蛋白の評価が可能となった。β-ケトチオラーゼ欠損症、SCOT欠損症とともにケトン体利用障害の総合的な評価につながる。③MCT1を介した乳酸の代謝とミトコンドリアでのエネルギー代謝評価：MCT1欠損細胞の細胞培養液を低グルコース環境とした条件での乳酸の取り込みとミトコンドリアでのエネルギー産生の代謝解析を行なった。MCT1欠損細胞は野生型細胞と比較し、細胞内外の乳酸濃度が高値であることが明らかとなった。