ミトコンドリア標的型二金属クラスター酵素ナノ材料がROS除去と炎症軽減による神経障害性疼痛の緩和を実現 背景紹介 神経障害性疼痛は複雑で多面的な公衆衛生上の問題であり、その発症率の高さと患者の生活の質への著しい悪影響から、医学研究における重要な課題となっています。現在、神経障害性疼痛の治療法は限界があり、効果が不十分である上、副作用が目立つことが課題となっています。このような状況を解決するため、科学者たちは新たな治療目標やアプローチを模索し、慢性疼痛の管理方法を改良する努力を続けています。 神経障害性疼痛の発症メカニズムは複雑で多様ですが、脊髄におけるグリア細胞の活性化や、微小環境における炎症性メディエーターと活性酸素種（Reactive Oxygen Species, ROS）の蓄積が主要...
膠芽腫の代謝再プログラミングとグルタミン代謝の関係に関する研究 背景紹介 膠芽腫（Glioblastoma）は、高度に侵襲性の高い原発性脳腫瘍であり、予後が極めて不良です。現在の標準治療には手術、放射線療法、化学療法が含まれますが、根治的な治療法はまだありません。近年、代謝再プログラミング（metabolic reprogramming）が、がん細胞が急速な増殖を維持するための重要なメカニズムの一つと考えられています。膠芽腫細胞は、解糖系（glycolysis）、ミトコンドリア酸化リン酸化（mitochondrial oxidative phosphorylation）、グルタミン分解（glutaminolysis）などの代謝経路を変化させることで、腫瘍微小環境における栄養制限に適応していま...
CYP19A1はエストロゲン合成とミトコンドリア機能の調節を通じて大腸癌の化学療法耐性を制御する 背景紹介 大腸癌（Colorectal Cancer, CRC）は、世界中で癌関連死亡の主要な原因の一つです。早期発見と治療戦略が大きく進展しているにもかかわらず、化学療法耐性は大腸癌の効果的な治療における主要な障害であり、患者の予後不良と高い死亡率を引き起こしています。化学療法耐性の分子メカニズムは複雑で多面的であり、近年、ミトコンドリア機能とホルモンシグナル伝達経路の変化が化学療法耐性において重要な役割を果たしていることが示唆されています。CYP19A1（シトクロムP450ファミリー19サブファミリーAメンバー1）、別名アロマターゼは、エストロゲン生合成における重要な酵素です。CYP19A1...
カルシウムイオンが骨格筋機能において果たす重要な役割とミトコンドリアおよび小胞体との相互作用 学術的背景 カルシウムイオン（Ca²⁺）は細胞内の重要なシグナル分子であり、特に骨格筋の興奮-収縮連関（excitation-contraction coupling, ECC）において重要な役割を果たしています。骨格筋の収縮は、筋小胞体（sarcoplasmic reticulum, SR）からのカルシウムイオンの放出と再取り込みに依存しており、このプロセスはリアノジン受容体（ryanodine receptor, RYR）やイノシトール1,4,5-三リン酸受容体（inositol 1,4,5-trisphosphate receptor, IP3R）などのさまざまなカルシウムイオンチャネルやポン...
学術的背景と問題提起 ミトコンドリアは真核細胞において重要な細胞小器官であり、細胞のエネルギー代謝、シグナル伝達、細胞の生存と死の調節に関与しています。ミトコンドリアの機能障害は、神経変性疾患、心血管疾患、糖尿病、がんなど多くの人間の疾患と関連しています。そのため、ミトコンドリアの動態を研究することは、その生物学的機能と疾患における役割を理解する上で重要です。しかし、従来の電子顕微鏡（EM）は非常に高い空間分解能を持っていますが、固定されたサンプルにしか適用できず、ミトコンドリアの動態を捉えることはできません。蛍光顕微鏡は生体サンプルの観察に使用できますが、特に3次元（3D）再構築や長時間のイメージングにおいて、光退色（photobleaching）の問題が定量分析の精度を大きく低下させてい...
研究背景 血液システムの維持と修復は生命の延続と健康にとって非常に重要であり、その基盤として造血幹細胞（hematopoietic stem cells, HSCs）の安定性が特に重要です。造血幹細胞のプールの維持は、内的および外的要因に依存しており、その中でも低酸素環境と抗酸化メカニズムはHSCsの生存に重要な役割を果たしています。細胞代謝の研究が進むにつれて、科学者たちはアミノ酸代謝がHSCsの機能維持にとっても非常に重要であることを発見しました。特に、セリン代謝が重要です。しかし、セリンは伝統的に非必須アミノ酸と考えられており、多くの成人細胞が自身で合成できるため、健康な成体細胞におけるその役割についての研究は少ないです。 本論文は杜昌洪、刘超南などの学者によって《Cell Stem ...
研究の背景と目的 年齢を重ねるとともに、造血幹細胞（Hematopoietic Stem Cells, HSCs）は骨髄中に徐々に蓄積し、さまざまなストレス条件下で代謝レジリエンスを示します。この代謝レジリエンスは、老化したHSCsに細胞生存の優位性を提供し、低代謝条件下でも細胞の活力を維持します。老化は通常HSCsの機能低下を引き起こしますが、いくつかの研究では、年老いたHSCsが静態において骨髄微小環境の成長因子濃度が低い条件下でも生存できることが示されています。老化過程におけるHSCsにとって、エネルギー代謝、代謝経路の適応性、および細胞内の酸化ストレス抵抗性は、科学者たちにとって研究の鍵となる問題です。 この研究は、Shintaro Watanuki、Hiroshi Kobayash...
MGAの欠失は、ミトコンドリアの酸化的リン酸化を調節することでRichter転換を促進する 本論文は、慢性リンパ性白血病(chronic lymphocytic leukemia, CLL)が侵襲性リンパ腫へ転換する、いわゆるリヒター転換(Richter’s Transformation, RT)について、MGA(Max遺伝子関連)の機能と分子メカニズムを探究したものです。MGAは機能的なMYC抑制因子で、CLLでは3%の変異率ですが、RTでは36%に上昇します。MGAの変異がRTで頻繁に見られるにもかかわらず、CLLからRTへの転換過程における具体的な役割とメカニズムはまだ不明でした。本研究では、MGA遺伝子ノックアウトマウスを作成し、RTにおけるその役割を探索しました。 学術的背景と研究...
加齢によるtRNAGlu由来フラグメントはミトコンドリア翻訳依存性のクリステ組織を標的とし、グルタミン酸生合成を破壊する 学術的背景紹介 ミトコンドリアのクリステは内膜が内側に突出した構造で、加齢過程で顕著な形態変化を起こします。しかし、これらの変化を引き起こす分子メカニズムやその脳の加齢への寄与は不明確です。クリステの超微細構造の維持は、クリステに存在する呼吸酵素の正常機能に不可欠であり、クリステ構造が破壊されると内膜上の酵素活性が著しく低下します。グルタミナーゼ（GLS）はクリステに位置する重要な酵素で、グルタミン酸の生成を触媒し、ニューロン内環境のグルタミン酸レベルを維持します。最も豊富な神経活性アミノ酸および主要な興奮性神経伝達物質としてのグルタミン酸のレベルは、脳の加齢過程で徐々に...
TH17細胞内在のグルタチオン/ミトコンドリア-IL-22軸による腸炎症の保護メカニズム 背景紹介 腸内では多量の活性酸素（ROS）が産生されており、腸の恒常性維持におけるT細胞抗酸化メカニズムの役割は未だ不明である。本論文では、特異的にグルタミン酸システイン合成酵素（GCLC）を欠失させたT細胞がグルタチオン（GSH）合成に与える影響を研究し、TH17細胞が産生するIL-22が腸の保護においていかに重要であるかを探討した。恒常状態下では、GCLC欠乏は細胞因子の分泌を変えない。しかし、病原菌Citrobacter rodentiumに感染したマウスでは、ROSが増加しミトコンドリアの機能とTFAMが駆動するミトコンドリア遺伝子発現を破壊し、細胞ATPが減少、PI3K/AKT/mTOR経路を...