ミトコンドリア病とミトコンドリア機能異常

好気的条件下での酸化的リン酸化（Oxidative phosphorylation; OXPHOS）でAdenosine triphosphate（ATP）を産生するミトコンドリアは細胞内エネルギー産生の90％以上を担い，ミトコンドリア機能異常はATP産生の減少，ミトコンドリア由来活性酸素種（mitochondrial Reactive oxygen species; mtROS）の増加，障害ミトコンドリア内から放出されるcytochrome cなどのアポトーシスシグナルにより多彩な病態を引き起こす⁽¹⁾1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).（graphical abstract）．ミトコンドリア病はミトコンドリア内でのATP合成，アミノ酸／脂質／蛋白質の輸送，酸化ストレスの除去等のミトコンドリアの機能と構造維持にかかわるさまざまな遺伝子の異常によって引き起こされる^{(1, 2)}1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).2) J. Rahman & S. Rahman: Lancet, 391, 2560 (2018).．ミトコンドリア病患者では中枢神経，骨格筋，心臓，腎臓，肝臓に加えて眼や耳などの感覚器も障害される．現在のところミトコンドリア病の治療は各臓器障害に対する対症療法を行うしかなく，ミトコンドリアでのエネルギー代謝の改善を目指してエネルギー代謝にかかわるビタミン類（ナイアシン，ビタミンB1, B2, C）や電子伝達系のelectron donorであるCoenzymeQ10（CoQ10）などが投与されるが，これらの有効性は十分に確立されたものはなく，疾患特異的な治療法の開発が急務である．さらにミトコンドリア機能異常はより一般的な代謝性・変性疾患でも認められ，糖尿病，動脈硬化，高血圧症，パーキンソン病，筋萎縮性側索硬化症などの病態にもかかわる^{(1, 3)}1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).3) S. L. Archer: N. Engl. J. Med., 369, 2236 (2013). （graphical abstract）．

ミトコンドリアは内膜（IM）と外膜（OM）の二重膜構造からなり，内膜と外膜の間のIntermembrane space（IMS）と内膜内のマトリックスに分割され，IMが内側にくびれたクリスタ（crista）をもち，その根元の部分がcrista junctions（CJs）である⁽⁴⁾4) R. M. Zerbes, I. J. van der Klei, M. Veenhuis, N. Pfanner, M. van der Laan & M. Bohnert: Biol. Chem., 393, 1247 (2012).（図1図1■ミトコンドリアの外膜，内膜，内膜クリスタ構造，Crista Junction（CJs; クリスタ接合部）とMA-5, mitofilin（Mic60）, MICOS, ATP synthase dimer, OPA1, ComlexI-IV super complexの相互作用）．ミトコンドリア呼吸鎖複合体の5つの蛋白質，complex I～V（CI～V）が内膜クリスタに集積してプロトン勾配を利用した効率的なATP合成：酸化的リン酸化（OXPHOS）を行うと同時に主にCIとCIIIから発生するmtROSはミトコンドリアのSOD2/MnSOD（super oxide dismutase），catalase, glutathione peroxidaseや還元型グルタチオン（GSH）などの抗酸化システムにより除去されるため細胞障害は防がれる．こうしてミトコンドリア内膜呼吸鎖複合体の電子伝達系（CI～CIV）とATP合成酵素（CV）で行われるOXPHOSによる高効率なエネルギー産生／ATP産生が維持される^{(1, 5)}1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).5) F. Emma, G. Montini, S. M. Parikh & L. Salviati: Nat. Rev. Nephrol., 12, 267 (2016).（図2図2■MA-5はミトフィリンと結合してATP合成を促進し，ミトコンドリア病患者細胞を生存させる）．

図1■ミトコンドリアの外膜，内膜，内膜クリスタ構造，Crista Junction（CJs; クリスタ接合部）とMA-5, mitofilin（Mic60）, MICOS, ATP synthase dimer, OPA1, ComlexI-IV super complexの相互作用

図2■MA-5はミトフィリンと結合してATP合成を促進し，ミトコンドリア病患者細胞を生存させる

腎疾患，ミトコンドリア心筋症とミトコンドリア機能異常

腎臓は組織単位重量あたりのミトコンドリア量と酸素消費量がそれぞれ心筋と脳に次いで多い臓器である^{(5, 6)}5) F. Emma, G. Montini, S. M. Parikh & L. Salviati: Nat. Rev. Nephrol., 12, 267 (2016).6) P. Bhargava & R. G. Schnellmann: Nat. Rev. Nephrol., 13, 629 (2017).．さらに近位尿細管は好気的条件下でATP産生を担うTCA回路（TriCarboxylic Acid cycle）によるエネルギー代謝に依存し，低酸素・嫌気的条件下でATP産生を担う解糖系の活性には乏しい特徴があり，虚血・低酸素，敗血症／ショック⁽⁷⁾7) J. Sun, J. Zhang, J. Tian, G. M. Virzi, K. Digvijay, L. Cueto, Y. Yin, M. H. Rosner & C. Ronco: J. Am. Soc. Nephrol., 30, 1151 (2019).，抗がん剤のシスプラチン⁽⁸⁾8) Y. Yang, H. Liu, F. Liu & Z. Dong: Arch. Toxicol., 88, 1249 (2014).や造影剤⁽⁹⁾9) M. Fahling, E. Seeliger, A. Patzak & P. B. Persson: Nat. Rev. Nephrol., 13, 169 (2017).などによる薬剤性腎障害で容易にミトコンドリア機能不全とATP産生低下を来たし，細胞機能不全と萎縮・細胞死・脱落に陥り，急性腎障害（Acute kidney injury: AKI）を来す^{(5, 6)}5) F. Emma, G. Montini, S. M. Parikh & L. Salviati: Nat. Rev. Nephrol., 12, 267 (2016).6) P. Bhargava & R. G. Schnellmann: Nat. Rev. Nephrol., 13, 629 (2017).．MELAS（mitochondrial myopathy, encephalopathy, lactic acidosis, stroke-like episodes）などのミトコンドリア病でもFanconi症候群などの尿細管機能障害が合併する⁽⁵⁾5) F. Emma, G. Montini, S. M. Parikh & L. Salviati: Nat. Rev. Nephrol., 12, 267 (2016).．

糸球体を構成する糸球体上皮（ポドサイト）も糸球体の選択的ろ過とバリア機能を担うスリット膜を構成する結合蛋白質（ネフリン，ポドシン）や豊富な細胞骨格を合成・維持するため，その活発なエネルギー代謝をミトコンドリアに依存する終末分化型細胞であり，先天的／後天的なミトコンドリア機能異常の病態を起こしやすい⁽¹⁰⁾10) T. Imasawa & R. Rossignol: Int. J. Biochem. Cell Biol., 45, 2109 (2013).．また，治療抵抗性ネフローゼ症候群の患者にOXPHOSのエネルギー担体であるCoenzyme Qの合成酵素の変異が多数報告されている（PDDS2, COQ2, COQ6, ADCK4）^{(5, 10)}5) F. Emma, G. Montini, S. M. Parikh & L. Salviati: Nat. Rev. Nephrol., 12, 267 (2016).10) T. Imasawa & R. Rossignol: Int. J. Biochem. Cell Biol., 45, 2109 (2013).．

ミトコンドリア機能異常による心筋ミトコンドリアのOXPHOS障害で生じるミトコンドリア心筋症⁽¹¹⁾11) A. W. El-Hattab & F. Scaglia: Front. Cardiovasc. Med., 3, 25 (2016).はミトコンドリア病の主要な難治性臓器障害であるが，その特異的治療法がないため一般の慢性心不全の治療に準じて，レニン・アンジオテンシン系阻害薬やβ遮断薬，アルドステロン阻害薬により心筋リモデリングの抑制効果と心臓負荷の軽減，心筋酸素消費量の抑制効果を目的とした治療が行われる⁽¹²⁾12) M. G. Bates, J. P. Bourke, C. Giordano, G. d’Amati, D. M. Turnbull & R. W. Taylor: Eur. Heart J., 33, 3023 (2012).．一般の心筋症，心不全の治療においても近年のβ遮断薬，レニン-アンジオテンシン系阻害薬，アルドステロン阻害薬の導入は多大な恩恵をもたらしたが⁽¹³⁾13) M. Gheorghiade, C. J. Larson, S. J. Shah, S. J. Greene, J. G. Cleland, W. S. Colucci, P. Dunnmon, S. E. Epstein, R. J. Kim, R. V. Parsey et al.: Circ. Heart Fail., 9, (2016).，これらは疾患の根本治療ではなく，心臓に対する交感神経刺激，液性因子（アンジオテンシン，アルドステロン）などのシグナル入力や物理的な圧負荷の軽減などを介した治療である．そのため，その治療標的の特性から徐脈や低血圧のリスクがあり，安全な薬剤投与量でのレセプター阻害効果以上の薬効を求めることが難しい臨床上の制約がある⁽¹⁴⁾14) D. A. Brown, J. B. Perry, M. E. Allen, H. N. Sabbah, B. L. Stauffer, S. R. Shaikh, J. G. Cleland, W. S. Colucci, J. Butler, A. A. Voors et al.: Nat. Rev. Cardiol., 14, 238 (2017).．このためミトコンドリア機能異常など心筋自体を直接標的とした心不全・心筋症の治療法の開発がミトコンドリア病患者のみならず難治性心疾患患者の治療においても期待されている^{(13, 14)}13) M. Gheorghiade, C. J. Larson, S. J. Shah, S. J. Greene, J. G. Cleland, W. S. Colucci, P. Dunnmon, S. E. Epstein, R. J. Kim, R. V. Parsey et al.: Circ. Heart Fail., 9, (2016).14) D. A. Brown, J. B. Perry, M. E. Allen, H. N. Sabbah, B. L. Stauffer, S. R. Shaikh, J. G. Cleland, W. S. Colucci, J. Butler, A. A. Voors et al.: Nat. Rev. Cardiol., 14, 238 (2017).．

ミトコンドリア病治療開発の問題点とミトコンドリア標的薬

ミトコンドリア病はミトコンドリア関連遺伝子異常と環境要因の相互作用により発症進展すると考えられ，多彩な疾患背景と時間的・空間的に多様な発症形式（発症時期，発症臓器，障害の重症度）のため早期診断と特異的治療が困難である（graphical abstract）．治験段階のミトコンドリア病治療薬としてはミトコンドリア電子伝達系／TCA回路への電子供与体や基質としてのCoQ10, CoQ10アナログのidebenone（Leigh脳症患者，LHON: Leber Hereditary Optic Neuropathy患者），NQO1（NADPH quinone oxidase1）に作用してGSH産生を促してmtROS除去による細胞保護効果が期待されるEPI-743，血管内皮細胞でのNO産生増加による血管拡張作用により脳卒中様発作の予防や発作後の回復促進の効果を目的としたL-アルギニン（MELAS患者）などがある．しかし一部の病態（CoQ10合成障害に対するCoQ10投与など）を除きミトコンドリア病に対する特異的で有効な確立した治療効果の報告はまだなく，現在も一般診療ではビタミン剤，抗酸化薬や心臓，腎臓，神経などの主要臓器障害への対症療法が主体であり，特異的な根治療法の確立が切望されている^{(1, 2)}1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).2) J. Rahman & S. Rahman: Lancet, 391, 2560 (2018).．

ミトコンドリア内膜に豊富な脂質のcardiolipinに作用するとされるBendavia（SS-31, MTP-131, elamipretide）は虚血再灌流，糖尿病性腎臓病や腎動脈狭窄による虚血性腎症などの動物モデルでの有効性が報告されており主に米国での臨床治験が進行している^{(2, 7, 15～18)}2) J. Rahman & S. Rahman: Lancet, 391, 2560 (2018).7) J. Sun, J. Zhang, J. Tian, G. M. Virzi, K. Digvijay, L. Cueto, Y. Yin, M. H. Rosner & C. Ronco: J. Am. Soc. Nephrol., 30, 1151 (2019).15) J. M. Forbes & D. R. Thorburn: Nat. Rev. Nephrol., 14, 291 (2018).16) H. H. Szeto: J. Am. Soc. Nephrol., 28, 2856 (2017).17) O. M. Russell, G. S. Gorman, R. N. Lightowlers & D. M. Turnbull: Cell, 181, 168 (2020).18) M. Almannai, A. W. El-Hattab, M. Ali, C. Soler-Alfonso & F. Scaglia: Mol. Genet. Metab., 131, 1 (2020).．

ミトコンドリア機能を制御する転写因子PCG1αの誘導によりミトコンドリア機能蛋白質の発現増強やミトコンドリアの質的・量的改善を作用機序とするMitochondrial energiticsを標的として，転写因子のPPARγ, β,δのagonistとされるBezafibrate^{(1, 2, 15)}1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).2) J. Rahman & S. Rahman: Lancet, 391, 2560 (2018).15) J. M. Forbes & D. R. Thorburn: Nat. Rev. Nephrol., 14, 291 (2018).やβ2アドレナリン受容体作動薬のFormoterol^{(7, 16)}7) J. Sun, J. Zhang, J. Tian, G. M. Virzi, K. Digvijay, L. Cueto, Y. Yin, M. H. Rosner & C. Ronco: J. Am. Soc. Nephrol., 30, 1151 (2019).16) H. H. Szeto: J. Am. Soc. Nephrol., 28, 2856 (2017).の動物実験モデルでの有効性の報告があるが臨床的な実証はまだなく，今後の知見の集積が待たれる分野である^{(17, 18)}17) O. M. Russell, G. S. Gorman, R. N. Lightowlers & D. M. Turnbull: Cell, 181, 168 (2020).18) M. Almannai, A. W. El-Hattab, M. Ali, C. Soler-Alfonso & F. Scaglia: Mol. Genet. Metab., 131, 1 (2020).．mtDNA異常の母系遺伝によるミトコンドリア病では，mtDNA異常ミトコンドリアを有する母親の受精卵の核を正常ドナー由来細胞の細胞質に核移植する治療等が試みられているが，核DNAミトコンドリア関連遺伝子異常や後天性のミトコンドリア機能異常の患者，出生後にミトコンドリア病が判明した患者には適応できないなどの制約や倫理上の問題がある^{(17, 18)}17) O. M. Russell, G. S. Gorman, R. N. Lightowlers & D. M. Turnbull: Cell, 181, 168 (2020).18) M. Almannai, A. W. El-Hattab, M. Ali, C. Soler-Alfonso & F. Scaglia: Mol. Genet. Metab., 131, 1 (2020).．

近年，ミトコンドリアを標的とした新規の腎疾患治療法の報告も増加している^{(1, 7, 15, 16)}1) G. S. Gorman, P. F. Chinnery, S. DiMauro, M. Hirano, Y. Koga, R. McFarland, A. Suomalainen, D. R. Thorburn, M. Zeviani & D. M. Turnbull: Nat. Rev. Dis. Primers, 2, 16080 (2016).7) J. Sun, J. Zhang, J. Tian, G. M. Virzi, K. Digvijay, L. Cueto, Y. Yin, M. H. Rosner & C. Ronco: J. Am. Soc. Nephrol., 30, 1151 (2019).15) J. M. Forbes & D. R. Thorburn: Nat. Rev. Nephrol., 14, 291 (2018).16) H. H. Szeto: J. Am. Soc. Nephrol., 28, 2856 (2017).．ミトコンドリア指向性の抗酸化剤であるMitoQは虚血再灌流，シスプラチン腎症，敗血症性-AKIや糖尿病性腎臓病モデルでの有効性が報告されている．一方で抗酸化作用を有する薬剤は特に高投与量では，正常の細胞内シグナルとして機能しているROSシグナルの抑制や抗酸化剤自体がelectron donorとして酸化ストレスの原因となる懸念もあり臨床応用にはさらに慎重な検討が必要である^{(7, 15, 16)}7) J. Sun, J. Zhang, J. Tian, G. M. Virzi, K. Digvijay, L. Cueto, Y. Yin, M. H. Rosner & C. Ronco: J. Am. Soc. Nephrol., 30, 1151 (2019).15) J. M. Forbes & D. R. Thorburn: Nat. Rev. Nephrol., 14, 291 (2018).16) H. H. Szeto: J. Am. Soc. Nephrol., 28, 2856 (2017).．

ミトコンドリア機能改善薬mitochonic acid 5（MA-5）の開発

われわれは植物の成長ホルモンであるAuxinとしても知られるIndole acetic acid（IAA）をリード化合物として，細胞内ATPを増加させる新規合成インドール化合物のMA-5を見いだした．異なる遺伝背景のミトコンドリア病患者由来線維芽細胞の酸化ストレス誘導細胞死モデルにMA-5を添加すると細胞生存率が濃度依存性に改善して（図2図2■MA-5はミトフィリンと結合してATP合成を促進し，ミトコンドリア病患者細胞を生存させる），細胞内ATP量は増加する一方でmtROSは減少した^{(19, 20)}19) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, T. Matsuhashi, A. Matsuo, T. Sato, Y. Oba, S. Watanabe, D. Minaki, D. Saigusa et al.: Tohoku J. Exp. Med., 236, 225 (2015).20) T. Matsuhashi, T. Sato, S. I. Kanno, T. Suzuki, A. Matsuo, Y. Oba, M. Kikusato, E. Ogasawara, T. Kudo, K. Suzuki et al.: EBioMedicine, 20, 27 (2017).．OXPHOSを担うCI, II, III, IVの個々の特異的阻害剤を投与してもMA-5によるLeigh脳症患者細胞の細胞死抑制作用は減弱せず⁽¹⁹⁾19) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, T. Matsuhashi, A. Matsuo, T. Sato, Y. Oba, S. Watanabe, D. Minaki, D. Saigusa et al.: Tohoku J. Exp. Med., 236, 225 (2015).，可溶化したウシ心臓由来のCI～IVの個々の活性もMA-5の添加で変化がなかったことから⁽²¹⁾21) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, O. Hashizume, S. Nagatoishi, A. Matsuo, T. Sato, T. Kudo, T. Matsuhashi, K. Murayama et al.: J. Am. Soc. Nephrol., 27, 1925 (2016).，MA-5の作用はミトコンドリア呼吸鎖蛋白質CI～IVへの直接作用によるものではないと類推された．われわれはMA-5が結合蛋白質を介して作用すると仮定してMA-5の結合蛋白質を探索し，IMのCJsに存在する蛋白質複合体，mitochondrial contact site and crista oeganizing system（MICOS）の構成蛋白質であるMitofilin（Mic60）をMA-5の結合蛋白質として同定した⁽²¹⁾21) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, O. Hashizume, S. Nagatoishi, A. Matsuo, T. Sato, T. Kudo, T. Matsuhashi, K. Murayama et al.: J. Am. Soc. Nephrol., 27, 1925 (2016).（図2図2■MA-5はミトフィリンと結合してATP合成を促進し，ミトコンドリア病患者細胞を生存させる）．Mitofilinはミトコンドリア内膜の1回膜貫通型蛋白質であり，MINOS1（Mic10），CHCHD3（Mic19），CHCHD6（Mic25），APOO（Mic26）およびAPOL（Mic27）とともにMICOSを構成してCJsの形成とOMからの蛋白質輸送を制御する⁽⁴⁾4) R. M. Zerbes, I. J. van der Klei, M. Veenhuis, N. Pfanner, M. van der Laan & M. Bohnert: Biol. Chem., 393, 1247 (2012).（図1図1■ミトコンドリアの外膜，内膜，内膜クリスタ構造，Crista Junction（CJs; クリスタ接合部）とMA-5, mitofilin（Mic60）, MICOS, ATP synthase dimer, OPA1, ComlexI-IV super complexの相互作用）．ATP合成の90％以上はクリスタの内膜で行われ，CjsはOXPHOSの維持とミトコンドリア内膜の内外におけるATP基質のADPおよびATPの分離とATP合成の駆動力となるプロトン勾配の維持に必須の構造である⁽⁴⁾4) R. M. Zerbes, I. J. van der Klei, M. Veenhuis, N. Pfanner, M. van der Laan & M. Bohnert: Biol. Chem., 393, 1247 (2012).．Mitofilinの欠失によりOXPHOSが低下し，CJsの形成不全からクリスタ構造が欠損し⁽²²⁾22) K. von der Malsburg, J. M. Muller, M. Bohnert, S. Oeljeklaus, P. Kwiatkowska, T. Becker, A. Loniewska-Lwowska, S. Wiese, S. Rao, D. Milenkovic et al.: Dev. Cell, 21, 694 (2011).，アポトーシスシグナルのcytochrome cの放出が亢進する表現型が現れる⁽²³⁾23) R. F. Yang, G. W. Zhao, S. T. Liang, Y. Zhang, L. H. Sun, H. Z. Chen & D. P. Liu: Biochem. Biophys. Res. Commun., 428, 93 (2012).．Mitofilinは，HSP70, Mic19やIMのfusionを担うOPA1と結合することが報告されており，Mitofilin, Mic19, Mic25, OPA1のそれぞれの欠失でクリスタ構造が破壊され，細胞内ATP量を減少させることから，MA-5がこのMICOS complexを介してATP合成に関与することが考えられた^{(4, 24)}4) R. M. Zerbes, I. J. van der Klei, M. Veenhuis, N. Pfanner, M. van der Laan & M. Bohnert: Biol. Chem., 393, 1247 (2012).24) Y. Feng, N. B. Madungwe & J. C. Bopassa: J. Cell. Physiol., 234, 3383 (2019).．

次にわれわれはMA-5の細胞保護作用がCI～IV非依存的である実験データから，その作用機序としてATP合成酵素（F1 FO ATP synthase, CV）のダイマー化を促進してATP産生を亢進するのではないかと仮定した．ATP合成酵素のダイマー化はミトコンドリアにおいて，クリスタ構造を維持し，ATP合成酵素（CV）と電子伝達系呼吸鎖複合体（CI～IV）およびATP/ADPキャリアーなどのATP合成蛋白質群の集約によりATP合成を効率化する^{(25, 26)}25) J. Habersetzer, W. Ziani, I. Larrieu, C. Stines-Chaumeil, M. F. Giraud, D. Brethes, A. Dautant & P. Paumard: Int. J. Biochem. Cell Biol., 45, 99 (2013).26) W. Kuhlbrandt: BMC Biol., 13, 89 (2015).．老化した細胞ではATP合成酵素のダイマー数が減少して内膜クリスタが維持されずミトコンドリア機能が低下する⁽²⁶⁾26) W. Kuhlbrandt: BMC Biol., 13, 89 (2015).．われわれはウシ心臓由来ミトコンドリアにMA-5を添加して，蛋白質を変性させずに蛋白質重合体や酵素活性を維持したまま電気泳動するnative-PAGE法を用いた検討を行い，MA-5が①ATP合成酵素のダイマー化を促進すること，②その重合化した高位のATP合成酵素のバンドでATP合成活性が亢進していることを示した⁽²⁰⁾20) T. Matsuhashi, T. Sato, S. I. Kanno, T. Suzuki, A. Matsuo, Y. Oba, M. Kikusato, E. Ogasawara, T. Kudo, K. Suzuki et al.: EBioMedicine, 20, 27 (2017). （図2図2■MA-5はミトフィリンと結合してATP合成を促進し，ミトコンドリア病患者細胞を生存させる）．さらにミトコンドリア病患者細胞のミトコンドリアにおける形態異常（fragmentation, dynamicsの低下）をMA-5が改善することを高解像度蛍光顕微鏡とTime Laps，電子顕微鏡による評価で報告した⁽²⁰⁾20) T. Matsuhashi, T. Sato, S. I. Kanno, T. Suzuki, A. Matsuo, Y. Oba, M. Kikusato, E. Ogasawara, T. Kudo, K. Suzuki et al.: EBioMedicine, 20, 27 (2017).．

ミトコンドリア病の一つであるカーンズ・セイヤー症候群（Kearns-Sayer Synderome; KSS）の変異mtDNAをミトコンドリアに導入したミトコンドリア病モデルマウス（Mitomice）にMA-5を長期投与すると，心臓と腎臓のミトコンドリア呼吸鎖蛋白質CIVのCytochrome c Oxidase（COX）活性が上昇してミトコンドリア呼吸機能が改善し，短命なモデルマウスの寿命延長効果も認められた⁽²¹⁾21) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, O. Hashizume, S. Nagatoishi, A. Matsuo, T. Sato, T. Kudo, T. Matsuhashi, K. Murayama et al.: J. Am. Soc. Nephrol., 27, 1925 (2016).（図3図3■MA-5はミトコンドリア病マウスの心臓・腎臓のミトコンドリア呼吸を改善し短命な寿命を延長する）．また，マウスAKIモデルの虚血再灌流腎症とシスプラチン腎症でもMA-5は急性尿細管壊死と腎機能障害を有意に改善した⁽²¹⁾21) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, O. Hashizume, S. Nagatoishi, A. Matsuo, T. Sato, T. Kudo, T. Matsuhashi, K. Murayama et al.: J. Am. Soc. Nephrol., 27, 1925 (2016).．

図3■MA-5はミトコンドリア病マウスの心臓・腎臓のミトコンドリア呼吸を改善し短命な寿命を延長する

以上の結果から，MA-5これまでのミトコンドリア病治療薬と異なり，ミトコンドリア内膜蛋白質を標的とした高いミトコンドリア指向性・特異性をもち，ATP合成酵素重合化促進によるATP産生促進とクリスタ構造維持作用により，治療薬の3要素①ATP増加，②mtROS減少，③細胞生存率改善を兼ね備えたmitochondria-homing drugとして新規の独自性の高い位置にある薬剤と言える．また低分子化合物のMA-5は経口投与で前臨床安全性試験でも高い組織移行性と安全性を確認しており，患者も服用しやすい「経口薬」として臨床的にも高い優位性をもつ．前臨床試験においてMA-5が90名のミトコンドリア病患者細胞の95％に有効であること，ミトコンドリア病マーカーGDF-15がMA-5の効果判定に有用であることを明らかとなった．さらにMA-5をGMP（Good Manufacturing Practice）レベルで27 kgの大量合成を行い，各種薬理試験，薬物動態試験，安全性の評価としてFirst in Human試験（FIH試験）の実施に向けた非臨床安全性試験がGLP（Good Laboratory Practice）基準に則って終了した．現在，ミトコンドリア病患者を対象とした第1相試験へ向けた準備を進めている段階にある．MA-5は新たなミトコンドリア標的薬として，ミトコンドリア病やミトコンドリア機能異常が関与する心臓，腎臓，神経，代謝疾患の新たな治療薬となる可能性がある^(19～21)19) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, T. Matsuhashi, A. Matsuo, T. Sato, Y. Oba, S. Watanabe, D. Minaki, D. Saigusa et al.: Tohoku J. Exp. Med., 236, 225 (2015).20) T. Matsuhashi, T. Sato, S. I. Kanno, T. Suzuki, A. Matsuo, Y. Oba, M. Kikusato, E. Ogasawara, T. Kudo, K. Suzuki et al.: EBioMedicine, 20, 27 (2017).21) T. Suzuki, H. Yamaguchi, M. Kikusato, O. Hashizume, S. Nagatoishi, A. Matsuo, T. Sato, T. Kudo, T. Matsuhashi, K. Murayama et al.: J. Am. Soc. Nephrol., 27, 1925 (2016).．

終わりに

ミトコンドリア機能異常によるミトコンドリア病は確立した治療法のない難治性疾患であり，その主要な合併症にミトコンドリア機能異常が深くかかわる神経障害，ミトコンドリア心筋症，腎疾患などがある．一方，明らかなミトンドリア病の背景をもたない一般の心臓病，腎疾患，薬剤性腎障害や糖尿病，神経変性疾患の病態でもミトコンドリア機能異常が重要な役割を果たす．ミトコンドリアを標的とした治療薬はミトコンドリア病のみならず，より広く一般の難治性心疾患，腎疾患や糖尿病，神経疾患に対する新たな治療戦略となる可能性があり，今後のミトコンドリア病患者の臨床知見と新規治療薬の開発の進展に期待したい．