人工ミトコンドリアゲノムの創出は可能か? (特集 ミトコンドリアをみる・よむ・つくる : 新たな医療基盤技術の開発を目指して)
デジタルデータあり（科学技術振興機構）
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書誌情報
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- 資料種別
- 記事
- 著者・編者
- 和田 健一
- 著者標目
- 並列タイトル等
- Is it possible to generate artificial mitochondrial genome?
- タイトル（掲載誌）
- 日本薬理学雑誌 = Folia pharmacologica Japonica : くすりとからだ : ファーマコロジカ
- 巻号年月日等（掲載誌）
- 161(4)=865:2026.7
- 掲載巻
- 161
- 掲載号
- 4
- 掲載通号
- 865
- 掲載ページ
- 216-221
- 掲載年月日（W3CDTF）
- 2026-07
- ISSN（掲載誌）
- 0015-5691
- ISSN-L（掲載誌）
- 0015-5691
- 出版事項（掲載誌）
- 東京 : 日本薬理学会
- 出版地（国名コード）
- JP
- 本文の言語コード
- jpn
- NDLC
- 対象利用者
- 一般
- 所蔵機関
- 国立国会図書館
- 請求記号
- Z19-247
- 連携機関・データベース
- 国立国会図書館 : 国立国会図書館雑誌記事索引
- 書誌ID（NDLBibID）
- 034828555
- 整理区分コード
- 632
- 要約等
- <p>The mitochondrial genome (mtDNA) is a circular DNA of approximately 16.5 kbp, present at several thousand copies per cell. Although mtDNA is extremely small compared with the nuclear genome, it is quite important for life system because it encodes components essential for ATP production through oxidative phosphorylation. Since mtDNA mutations are thought to be implicated in a wide range of diseases, gene therapies targeting mtDNA are expected to provide promising treatment options for such disorders; however, current methods allow only limited manipulation of mtDNA. In this article, our recent efforts toward establishing mtDNA writing, a technology that would enable unrestricted and precise manipulation of mtDNA, are introduced. We hypothesized that creation of specialized host cells that preferentially accept exogenous mtDNA would be the key to achieving mtDNA writing. We named such host cells “e-mt cells” and assumed that cells maintaining a deviated type of mtDNA in a homoplasmic state could function as e-mt cells. To create e-mt cells, we developed a novel mitochondrial transfer method using a microfluidic device. This microfluidic device allowed direct and non-invasive mitochondrial transfer between live single cells by fusing them through a micro aperture (microslit/microtunnel). Furthermore, we successfully demonstrated single-mitochondrion transfer as well as cybrid generation via mitochondrial transfer into ρ<sup>0</sup> cells. These findings suggest that the microfluidic device has the potential to achieve homoplasmic mtDNA modification through mtDNA cloning and is therefore expected to contribute to the creation of e-mt cells.</p><p>ミトコンドリアゲノム（mtDNA）は，およそ16.5 kbpの環状DNAで，一細胞に～数千コピー含まれる．mtDNAは，核ゲノムに比べると極めて小さなゲノムであるが，酸化的リン酸化によるATP合成を担う生体の生存に必須なゲノムである．広域な疾病に対するmtDNA変異の関与が示唆されており，mtDNAを対象とした遺伝子治療はこれらの疾病の有望な治療手段として期待されるが，限定的なmtDNA操作しか行うことができない．本稿では，自由自在なmtDNA操作を可能にするmtDNAライティングの実現を目指す筆者の取り組みを紹介する．外来mtDNAを優先的に受容して内在mtDNAと全置換が生ずる特殊なホスト細胞（e-mt細胞）の創出が，mtDNAライティング実現の鍵となると発想した．ここで，本来のジェノタイプから逸脱したmtDNAをホモプラズミックに維持する細胞が，e-mt細胞として機能すると考えた．そこで，ホモプラズミックなmtDNA改変を目指した，マイクロ流体デバイスを用いたミトコンドリア移植技術を開発した．開発したマイクロ流体デバイスは，微小な孔（マイクロスリット／マイクロトンネル）介して細胞を融合することにより，細胞間の直接的，且つ，非侵襲的なミトコンドリア移植を実現した．さらに，単一ミトコンドリア移植と，ρ<sup>0</sup>細胞を対象としたミトコンドリア移植によるサイブリッド作製にも成功した．これらの結果から，開発したマイクロ流体デバイスは，mtDNAのクローニングを通じてホモプラズミックなmtDNA改変を実現し，e-mt細胞の創出に寄与することが期待される．</p>
- DOI
- 10.1254/fpj.25090
- オンライン閲覧公開範囲
- インターネット公開
- 連携機関・データベース
- 科学技術振興機構 : J-STAGE
- 要約等
- <p>ミトコンドリアゲノム（mtDNA）は，およそ16.5 kbpの環状DNAで，一細胞に～数千コピー含まれる．mtDNAは，核ゲノムに比べると極めて小さなゲノムであるが，酸化的リン酸化によるATP合成を担う生体の生存に必須なゲノムである．広域な疾病に対するmtDNA変異の関与が示唆されており，mtDNAを対象とした遺伝子治療はこれらの疾病の有望な治療手段として期待されるが，限定的なmtDNA操作しか行うことができない．本稿では，自由自在なmtDNA操作を可能にするmtDNAライティングの実現を目指す筆者の取り組みを紹介する．外来mtDNAを優先的に受容して内在mtDNAと全置換が生ずる特殊なホスト細胞（e-mt細胞）の創出が，mtDNAライティング実現の鍵となると発想した．ここで，本来のジェノタイプから逸脱したmtDNAをホモプラズミックに維持する細胞が，e-mt細胞として機能すると考えた．そこで，ホモプラズミックなmtDNA改変を目指した，マイクロ流体デバイスを用いたミトコンドリア移植技術を開発した．開発したマイクロ流体デバイスは，微小な孔（マイクロスリット／マイクロトンネル）介して細胞を融合することにより，細胞間の直接的，且つ，非侵襲的なミトコンドリア移植を実現した．さらに，単一ミトコンドリア移植と，ρ<sup>0</sup>細胞を対象としたミトコンドリア移植によるサイブリッド作製にも成功した．これらの結果から，開発したマイクロ流体デバイスは，mtDNAのクローニングを通じてホモプラズミックなmtDNA改変を実現し，e-mt細胞の創出に寄与することが期待される．</p>
- DOI
- 10.1254/fpj.25090
- 関連情報（URI）
- 参照
- Protocol for generation of transmitochondrial cybrids under pyruvate/uridine-supplemented conditions using a microfluidic deviceGene therapy clinical trials worldwide to 2023—an updateDebugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactionsGeneration of transmitochondrial cybrids using a microfluidic deviceTargeted A-to-G base editing in human mitochondrial DNA with programmable deaminasesCRISPR-free base editors with enhanced activity and expanded targeting scope in mitochondrial and nuclear DNAAblation of mitochondrial DNA results in widespread remodeling of the mitochondrial complexomeA bacterial cytidine deaminase toxin enables CRISPR-free mitochondrial base editingRecent Advances in Mitochondria-Targeted Gene DeliveryMitochondrial diseases: the contribution of organelle stress responses to pathologyEffects of ROCK inhibitor Y‐27632 on cell fusion through a microslitSelective Elimination of Mitochondrial Mutations in the Germline by Genome EditingCell fusion through a microslit between adhered cells and observation of their nuclear behaviorMitochondrial Dynamics — Mitochondrial Fission and Fusion in Human DiseasesNo recombination of mtDNA after heteroplasmy for 50 generations in the mouse maternal germlineSpecific elimination of mutant mitochondrial genomes in patient-derived cells by mitoTALENsChemical synthesis of the mouse mitochondrial genomeSelective elimination of mutant mitochondrial genomes as therapeutic strategy for the treatment of NARP and MILS syndromesHeterologous mitochondrial DNA recombination in human cellsPremature ageing in mice expressing defective mitochondrial DNA polymeraseInter-mitochondrial complementation: Mitochondria-specific system preventing mice from expression of disease phenotypes by mutant mtDNAIn Vivo Functional Analysis of the Human Mitochondrial DNA Polymerase POLG Expressed in Cultured Human CellsMITOMAP: a human mitochondrial genome databaseA mutation in the tRNALeu(UUR) gene associated with the MELAS subgroup of mitochondrial encephalomyopathiesMyoclonic epilepsy and ragged-red fiber disease (MERRF) is associated with a mitochondrial DNA tRNALys mutationHuman Cells Lacking mtDNA: Repopulation with Exogenous Mitochondria by ComplementationDeletions of mitochondrial DNA in Kearns‐Sayre syndromeDeletions of muscle mitochondrial DNA in patients with mitochondrial myopathies
- 連携機関・データベース
- 国立情報学研究所 : CiNii Research
- 提供元機関・データベース
- Japan Link Center雑誌記事索引データベースCrossref
- 書誌ID（NDLBibID）
- 034828555