がん・神経疾患・老化を細胞の機能から理解を深める　同仁化学研究所

Overview

がん、神経変性、老化は、現代の医学研究の主要テーマとして注目を浴びています。これらの病態の根底にある病理学的メカニズムには、細胞死や細胞老化経路など、相互に関連する細胞機能の変化が複雑に絡み合っています。これらの現象には、ミトコンドリア機能が密接に関与しており、がん¹⁾、神経変性、老化²⁾の病態においてもミトコンドリアがこれらの細胞機能変化を通して中心的な役割を担っており、疾患に対する有望な治療標的として盛んに研究がおこなわれています。

関連製品

① Protective Pathway

オートファジー

オートファジー経路を見る
・Autophagic Flux Assay Kit

オートリソソームを検出する
・DALGreen - Autophagy Detection

高感度にオートファゴソームを検出する
・DAPGreen - Autophagy Detection

オートファゴソームを他の指標と共染色する
・DAPRed - Autophagy Detection

マイトファジー

マイトファジーを検出する
・Mitophagy Detection Kit

リソソーム

リソソーム機能を見る
・Lysosomal Acidic pH Detection Kit -Green/Red and Green/Deep Red

リソソームpH変化を検出する
・pHLys Red- Lysosomal Acidic pH Detection

リソソーム量を検出する
・LysoPrime Green- High Specificity and pH Resistance and Deep Red

② Mitochondrial
function indicators

ミトコンドリア機能

ミトコンドリア膜電位を検出する
・JC-1 MitoMP Detection Kit
・MT-1 MitoMP Detection Kit

細胞内のTotal ROSを検出する
・ROS Assay Kit -Highly Sensitive DCFH-DA-
・ROS Assay Kit -Photo-oxidation Resistant DCFH-DA-

ミトコンドリアのROSを検出する
・MitoBright ROS - Mitochondrial Superoxide Detection

代謝変化（解糖系/酸化的リン酸化）

解糖系/酸化的リン酸化の変化を検出する
・Glycolysis/OXPHOS Assay Kit

細胞の呼吸活性を測定する
・Extracellular OCR Plate Assay Kit
・Intracellular Oxygen Assay Kit

③ Detectors

細胞増殖・毒性試験

細胞増殖試験（細胞内脱水素酵素を指標）
・CCK-8 (Cell Counting Kit-8)

細胞毒性試験（細胞外の乳酸脱水素酵素:LDHを指標）
・Cytotoxicity LDH Assay Kit-WST

アポトーシス

プレートリーダー対応Annexin V アッセイキット
・Annexin V Apoptosis Plate Assay Kit

ADP/ATP比検出キット
・ADP/ATP Ratio Assay Kit-Luminescence

フェロトーシス

細胞内Fe²⁺検出
・FerroOrange

ミトコンドリアFe²⁺検出
・MitoFerro-Green

細胞内過酸化脂質 or 脂質過酸化検出
・Liperfluo
・Lipid Peroxidation Probe -BDP 581/591 C11-
・MDA Assay Kit

ミトコンドリア内の脂質過酸化を検出
MitoPeDPP

細胞老化

SA-βGal検出
・SPiDER-βGal for live-cell imaging or flow cytometry
・SPiDER-βGal Blue for fixed cell and for multiple staining with immunostaining and other methods
・SPiDER-βGal for microplate reader
・SPiDER-βGal for tissue samples

細胞周期検出
・Cell Cycle Assay Solution Deep Red
・Cell Cycle Assay Solution Blue

核小体検出
・Nucleolus Bright Green
・Nucleolus Bright Red

クリックして、ミトコンドリアとがん・神経疾患・老化の関係についてさらに詳しくチェック！

がん

神経疾患

細胞老化

ミトコンドリアとアポトーシス³⁾

ミトコンドリアミトコンドリアはアポトーシスの内在性（ミトコンドリア）経路において中心的な役割を果たしています：

·シトクロムcの放出：アポトーシスのシグナルを受けると、ミトコンドリア外膜の透過（MOMP）が起こり、シトクロムcが細胞質に放出される。

·カスパーゼカスケードの活性化：シトクロムcはApaf-1（アポトーシス・プロテアーゼ活性化因子-1）と結合してアポトーソーム複合体を形成し、カスパーゼ-9を活性化する。この活性化により、実行カスパーゼであるカスパーゼ-3が誘発され、細胞成分が分解され、細胞死に至る.

ミトコンドリアとフェロトーシス⁴⁾

ミトコンドリアは、脂質過酸化を特徴とする鉄依存性細胞死であるフェロトーシスにも関与しています：

·鉄関連経路：ミトコンドリアは鉄-硫黄クラスター生合成と鉄貯蔵の中心的存在です。ミトコンドリア鉄の調節不全は遊離鉄を増加させ、フェントン反応と活性酸素種（ROS）の生成を促進します。

·過酸化脂質の蓄積：膜中の活性酸素増加により、多価不飽和脂肪酸が過酸化されミトコンドリア機能障害が惹起される。この過酸化脂質の蓄積は、フェロトーシスを誘発する。

ミトコンドリアと細胞老化⁵⁾

ミトコンドリアは、老化やストレスに関連する不可逆的な細胞周期の停止状態である細胞老化の重要な制御因子です：

·mtDNAの損傷：ミトコンドリアDNA（mtDNA）は、ROS産生部位に近く、修復機構が限られているため、損傷を受けやすい。mtDNA変異の蓄積はミトコンドリアの機能を損ない、老化を悪化させます。

·活性酸素産生：機能不全に陥ったミトコンドリアは過剰なROSを産生し、この活性酸素は老化を促進するシグナル分子として働きます。活性酸素が介在する細胞成分の損傷は、老化関連分泌表現型（SASP）をさらに促進し、隣接細胞に影響を及ぼすことが知られております。

参考文献

1. Wallace, D. C. Mitochondria and cancer. Nature Reviews Cancer, 12(10), 685-698. 2 (2012).

2. Ziegler, D.V., Martin, N. & Bernard, D. Cellular senescence links mitochondria-ER contacts and aging. Commun Biol 4, 1323 (2021)

3. Xiong, S., Mu, T., Wang, G. et al. Mitochondria-mediated apoptosis in mammals. Protein Cell 5, 737–749 (2014)

4. Lyamzaev, K.G., Panteleeva, A.A., Simonyan, R.A. et al. The critical role of mitochondrial lipid peroxidation in ferroptosis: insights from recent studies. Biophys Rev 15, 875–885 (2023)

5. HIONA,A. The role of mitochondrial DNA mutations in aging and sarcopenia: Implications for the mitochondrial vicious cycle theory of aging.Exp. Gerontol. 43,24-33(2008)

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