血液中のミトコンドリアDNA断片が老化の重要なバイオマーカーになることが判明

血液中のミトコンドリアDNA断片が老化の重要なバイオマーカーになることが判明

https://longevity.technology/news/mitochondrial-dna-fragments-in-blood-shown-to-be-important-biomarkers-for-aging/amp/

写真：starline/Freepik
高齢者の深刻な老化症状や虚弱の危険因子として知られる慢性炎症と、血液中の遊離DNAの高レベルが関連していることが明らかになった。
地域在住の高齢者600人以上を対象とした8年間の研究において、研究者らは、血液中を循環する遊離細胞DNAのレベルと慢性炎症および虚弱との関連性をさらに明らかにしたと発表した [1]。無細胞DNAとは、細胞死の過程で生じるDNAの短い断片のことで、血流に放出され、最終的に血漿中に存在する。
ジョンズ・ホプキンス医学の研究者たちによるこの新しい研究は、これまでの研究 [2] を発展させたもので、ゲノムDNAだけでなくミトコンドリアDNAに焦点を当てたものである。
アポトーシス（細胞がその役割を終えたとき、あるいは複製ができなくなったときに起こる自然なプログラムによる細胞死）が起こると、ミトコンドリアであれゲノムであれ、DNAは小さな断片に分解され、血液中に残される。怪我や血流障害、病気などの致命的な出来事によって細胞死が起こると、より大きなミトコンドリアDNA断片が生成される。この断片が慢性炎症の引き金となり、身体が細菌やウイルスに反応したときのような免疫反応が起こる。
慢性炎症は、時間の経過とともに、虚弱や記憶喪失などの認知機能低下の症状を引き起こすことが明らかになっている。
長寿テクノロジー 無細胞DNA（cfDNA）は、遺伝性疾患や遺伝性疾患に関連するゲノム変異を探す非侵襲的な方法として、出生前スクリーニングですでに使用されている。また、無細胞DNA検査は、特定の癌の検出や癌治療のモニタリングにも利用されており、現在、老化の重要なバイオマーカーになり得るという証拠が増えつつある。
Immunity & Ageing』誌に発表された今回の研究結果は、日常的な血液サンプルから検出される比較的高レベルのDNA断片が、認知機能や身体機能の低下に関する幅広いバイオマーカーとして正確かつ有用である可能性を示す証拠となる。ジョンズ・ホプキンスの研究チームは、このようなDNA断片と、サイトカイン・タンパク質、腫瘍壊死因子（腫瘍の成長に反応して免疫系が作るタンパク質）、炎症があるときに肝臓で作られるタンパク質など、老化に関する他のよく知られたバイオマーカーの存在との間に相関関係があることも発見した。
Abadir氏とジョンズ・ホプキンス大学医学部老年医学・老年学助教授のLolita Nidadavolu医学博士によるこれまでの研究では、加齢による認知機能や身体機能の低下のバイオマーカーとして、循環遊離ゲノムDNA（ccf-gDNA）のみに着目していた。
ジョンズ・ホプキンス大学医学部の老年医学・老年学准教授であるピーター・アバディール医学博士は、「血液中でスクリーニングされるDNAの種類を増やすことで、加齢に伴う身体的・認知的衰えをよりよく理解し予測するための取り組みが、この新しい研究によって拡大されました」と述べている[3]。
今回の研究では、1990年代半ばに採血された、研究開始時の平均年齢が80歳の地域在住の男女672人の血液サンプルを分析した。参加者は、RUSHアルツハイマー病センターに基づく3つのコホート研究、すなわちReligious Orders Study、Memory and Aging Project、Minority Aging Research Studyから抽出された。
すべての参加者は、毎年採血時に身体検査と認知機能検査を受けた。認知機能検査では、記憶、知覚、身体機能検査では、握力、歩行、疲労、運動機能を測定した。次に研究者らは、CCF-mtDNAの長鎖および短鎖のレベルを、サイトカイン蛋白質、2種類の腫瘍壊死因子、炎症性肝蛋白質という4つの既知の炎症バイオマーカーと比較した。
その結果、4つのバイオマーカーとCCF-mtDNA量の増加には密接な関係があることがわかった。例えば、ある患者の血液サンプルにこれらの既知の炎症バイオマーカーの1つ以上が多く含まれていた場合、そのサンプルにはCCF-mtDNAも多く含まれていた。さらに研究者らは、ゲノム循環DNAの高値が認知機能低下および身体機能低下と関連している一方で、ミトコンドリアDNAの高値は身体機能低下のみとより強く関連していることを発見した。
私たちの目標は、高齢者の『健康寿命』を延ばし、生活の質を保ち、活力を維持することです。虚弱や認知症に至る患者とそうでない患者がいる理由を知ることができれば、高齢になっても健康を維持するための介入策を特定し、推奨することができるのです」。バイオマーカーとしての血中循環DNAの同定は、この研究の始まりに過ぎません[3]」。
研究者たちは、次のステップとして、研究対象者を若年成人に拡大し、これらの無細胞DNA断片が血液サンプル中に蔓延するようになる最も早い時期を特定することを挙げている。さらに、これらのDNA断片がどのように炎症に関与しているのか、また、認知機能や身体機能の低下の前兆となる前に、どのように介入すればよいのかを正確に明らかにしたいと考えている。
写真：スターライン/Freepik
[1] https://immunityageing.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12979-023-00342-y
[2] https://content.iospress.com/articles/journal-of-alzheimers-disease/jad220301
[3] https://bit.ly/3pIqrAi

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