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ミトコンドリアの品質を守る仕組み「UPRmt」とは?──細胞のストレス応答と病気・治療への関わり

仲田洋美 医師

この記事の監修:仲田洋美(臨床遺伝専門医)

のべ10万人以上の意思決定に伴走。2025年国際誌『Global Woman Leader』表紙抜擢など、世界基準の出生前診断と遺伝カウンセリングを提供。

私たちの細胞の中には、エネルギーを生み出すミトコンドリアという小さな器官があります。このミトコンドリアの中でタンパク質が正しく折りたためなくなる「危機」が起きたとき、細胞がそれを感知して立て直そうとする緊急の修復システムがUPRmt(ミトコンドリアアンフォールデッドタンパク質応答)です。近年この仕組みが、老化・神経変性疾患(アルツハイマー病など)・がんと深く関わることがわかり、新しい治療のターゲットとして世界的に注目されています。この記事では、難しい分子の話を一般の方にもわかるように、臨床遺伝専門医がやさしく解説します。

この記事でわかること
📖 読了時間:約20分
🧬 ミトコンドリア・ストレス応答・プロテオスタシス
臨床遺伝専門医監修

Q. UPRmtとは何ですか?まず結論だけ知りたいです

A. UPRmtとは、ミトコンドリアの中でタンパク質が正しく折りたためず壊れかけたとき、細胞がその異常を感知して、修復のための「お助けタンパク質」を緊急増産する防御システムです。ミトコンドリアから細胞の司令塔である核へ「危機」のサインが送られ、核が修復部隊の生産を指示します。この仕組みは適度に働けば老化を遅らせ寿命を延ばす一方、慢性的に働きすぎると神経変性疾患を悪化させ、がん細胞には悪用されるという、文脈によって善にも悪にもなる「両刃の剣」です。

  • 基本の仕組み → ミトコンドリアの危機を核に伝え、シャペロンやプロテアーゼを増やしてタンパク質の品質を回復
  • 生物による違い → 線虫ではATFS-1、哺乳類ではATF5が中心。哺乳類では統合的ストレス応答(ISR)と一体化
  • 寿命との関係 → 軽いストレスでの活性化(ミトホルミシス)は寿命を延ばすが、慢性的な活性化は逆効果
  • 病気との関わり → アルツハイマー病やがんで重要な役割。スタチンの副作用にも関係
  • 最新治療 → ONC201はがん細胞の防御システムを逆手に取り「暴走」させて自滅に追い込む

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1. UPRmtとは何か:ミトコンドリアの「品質管理SOS」

私たちの体は約37兆個の細胞からできていますが、その一つひとつの中で「エネルギー工場」として働いているのがミトコンドリアです。学校の生物の授業で「ミトコンドリアはエネルギーを作る」と習った方も多いでしょう。確かに、生命活動のエネルギー通貨であるATP(アデノシン三リン酸)を生み出すのがミトコンドリアの最も有名な仕事です。しかし現代の研究では、ミトコンドリアはそれだけの単純な器官ではなく、アミノ酸や脂質の合成、カルシウムの調整、免疫の制御、細胞死の判断まで担う、細胞内の高度な「情報のハブ(中継基地)」であることがわかってきました。

そんな働き者のミトコンドリアですが、構造はとても繊細です。ミトコンドリアは進化の過程で、太古の昔に別の細菌が私たちの祖先細胞に住み着いた名残とされており、独自の遺伝情報(ミトコンドリアDNA)を今でも持っています。ところがミトコンドリアを構成する1,000種類以上のタンパク質のうち、このミトコンドリア自身のDNAが作れるのはわずか13種類だけ。残りの大多数は、細胞の核にある遺伝子(核DNA)から作られ、わざわざミトコンドリアの中へ運び込まれているのです。

💡 用語解説:タンパク質の「折りたたみ」とは

タンパク質は、アミノ酸が数珠つなぎになった「ひも」として作られますが、これがクシャクシャと正確に折りたたまれて初めて、立体的な「働く形」になります。折り紙で正しい手順を踏んで初めて鶴が完成するのと同じです。この折りたたみに失敗した不良品をミスフォールドタンパク質(折りたたみ異常タンパク質)と呼びます。不良品が細胞内にたまると、お互いにベタベタとくっついて毒性を持つ塊になり、細胞の働きを邪魔します。これを防ぐ仕組みが、細胞のあちこちに備わっている「品質管理システム」です。

外から運び込まれた大量のタンパク質を、ミトコンドリアの中で正しく組み立てる作業は、実はとても危なっかしいものです。活性酸素(ROS)の発生、酸化ストレス、栄養不足、遺伝子の変異、細菌の毒素などによってこの組み立て作業が乱れると、ミトコンドリアの中に不良品のタンパク質がどんどんたまってしまいます。この「タンパク質毒性(プロテオトキシシティ)の危機」に直面したとき、細胞が発動する緊急修復システムこそが、UPRmt(ミトコンドリアアンフォールデッドタンパク質応答)なのです。

💡 用語解説:プロテオスタシス(タンパク質恒常性)

「プロテオ(タンパク質)」+「スタシス(一定に保つこと)」を合わせた言葉で、細胞の中でタンパク質が正しく作られ、正しく折りたたまれ、不要になったら適切に分解される——この一連のバランスが保たれている状態を指します。健康な細胞では、このバランスが絶妙に維持されています。UPRmtは、ミトコンドリアの中でこのプロテオスタシスが崩れたときに、それを立て直すための「専門レスキュー隊」だと考えるとわかりやすいでしょう。

UPRmtの最大の特徴は、ミトコンドリアから核へと「危機」のサインを逆方向に送る点です。通常、情報は核(司令塔)からミトコンドリア(現場)へと流れますが、UPRmtではその逆——現場であるミトコンドリアから司令塔である核へSOSが届きます。これをレトログレードシグナル(逆行性シグナル)と呼びます。サインを受け取った核は、ミトコンドリア専用の「修理工」であるシャペロン(折りたたみを助けるタンパク質)や、「廃棄処理係」であるプロテアーゼ(不良品を分解する酵素)の遺伝子を一斉に読み出し、修復部隊をミトコンドリアへ送り込みます。この仕組みは、酵母から線虫、ハエ、そしてヒトに至るまで、生物の進化を超えて広く保存されている、生命にとって極めて重要な防御機構です。

2. UPRmtの分子メカニズム:危機はどう核に伝わるのか

ここからは、UPRmtが「どうやって」ミトコンドリアの危機を核に伝えるのか、その巧妙な仕組みを見ていきます。実は、この仕組みは生物の種類によって少しずつ異なります。研究のモデル生物として有名な線虫(C. elegans/体長1mmほどの小さな虫)と、私たち哺乳類とでは、サインの伝え方に違いがあるのです。順番に解説します。

線虫モデル:ATFS-1という「賢いセンサー」

UPRmtの仕組みの多くは、遺伝子操作がしやすい線虫を使った研究で解明されました。線虫におけるUPRmtの司令塔は、ATFS-1という転写因子(遺伝子のスイッチを入れるタンパク質)です。このATFS-1の動きが、実によく考えられています。

ATFS-1は、2つの正反対の「行き先ラベル」を同時に持っています。1つは「ミトコンドリアへ行け」というラベル(ミトコンドリア移行シグナル)、もう1つは「核へ行け」というラベル(核移行シグナル)です。ミトコンドリアが健康なとき、ATFS-1は「ミトコンドリアへ行け」のラベルに従って素直にミトコンドリアへ入っていき、そこで分解されて消えてしまいます。つまり、平常時はATFS-1が核に届かないので、修復スイッチは入りません。

ところがミトコンドリアが弱ってくると、タンパク質を取り込む入り口の機能そのものが低下します。すると、ATFS-1はミトコンドリアに入れなくなり、行き場を失って細胞質にあふれ出します。このとき、もう1つの「核へ行け」ラベルが有効になり、ATFS-1は核へ移動して修復遺伝子のスイッチを入れるのです。ここがUPRmtの最も美しい点です——ATFS-1は複雑なセンサー装置を使わず、「自分がミトコンドリアに入れるかどうか」そのものを、ミトコンドリアの健康状態を測るものさしとして使っているのです。健康なら吸い込まれて消え、不健康なら入れずに核へ向かう。実にシンプルで賢い仕組みです。

ATFS-1がミトコンドリアに入れるかどうかでUPRmtを制御する仕組み

ATFS-1は健康なミトコンドリアには吸い込まれて分解されるが、弱ったミトコンドリアには入れず核へ向かい、修復遺伝子のスイッチを入れる。

核に到達したATFS-1は、単独では働けません。DVE-1とUBL-5という補助役のタンパク質が、あらかじめ修復遺伝子のスイッチ部分(プロモーター)に待機しており、ATFS-1が結合するための「足場」を作ります。さらにこの遺伝子のスイッチを入れるには、DNAの巻き取り構造(クロマチン)を大きく組み替えるエピジェネティックな操作が必要です。ヒストン(DNAを巻き取る糸巻きのようなタンパク質)にメチル基という目印を付けたり外したりすることで、必要な遺伝子だけを読みやすい状態に開放するのです。

哺乳類モデル:ATF5とISRの融合

私たち哺乳類では、線虫のATFS-1に相当する司令塔はATF5という転写因子です。ただ、哺乳類のUPRmtには線虫にはない大きな特徴があります。それは、細胞全体のタンパク質生産を一括管理する統合的ストレス応答(ISR)という別の仕組みと、一体化している点です。

💡 用語解説:統合的ストレス応答(ISR)

ISRとは、細胞がさまざまな種類のストレス(栄養不足、ウイルス感染、ミトコンドリアの不調など)を受けたとき、共通の「司令塔タンパク質」を通じて細胞全体のタンパク質生産を一時的にストップさせる仕組みです。工場が原材料不足になったら、まず全ラインを止めて被害を最小限にするのと同じ発想です。哺乳類のUPRmtは、このISRと深く結びついており、近年の研究では「哺乳類のUPRmtは、線虫のように完全に独立した経路というより、ISRという大きな枠組みの一部として働いている」という見方が有力になっています。つまり、ATF5・ATF4・CHOPといった因子の反応はミトコンドリア専用というより、もっと幅広いストレス応答の一環でもあるのです。

哺乳類のUPRmtで重要なのがDELE1というタンパク質です。普段、DELE1はミトコンドリアの中で速やかに分解され、長くは存在しません。ところがミトコンドリアにストレスがかかると、内膜にあるOMA1という酵素が活性化し、DELE1を切断します。切断されてできた短い断片が細胞質へ放出され、HRIというキナーゼ(酵素)にくっついてこれを起動させます。

起動したHRIは、タンパク質生産の開始を担うeIF2αという因子にリン酸化(リン酸という目印を付けて働きを変えること)を行います。すると細胞全体のタンパク質生産が一気にブレーキを踏みます。これは一見すると逆効果に思えますが、新しいタンパク質の流入を減らすことで、すでにパンク寸前のミトコンドリアの折りたたみ作業の負担を軽くするという、理にかなった戦略です。そして全体の生産が抑えられる一方で、ATF4・CHOP・ATF5という特定の修復系の転写因子だけは、特殊な仕組みで「選択的に」増産されます。最終的にATF5が核へ移動し、HSP60やmtHSP70などのシャペロン、CLPPやLONP1などのプロテアーゼの生産を強力に促し、ミトコンドリアの修復を進めます。

哺乳類UPRmtのOMA1-DELE1-HRI-eIF2α経路の流れ

ミトコンドリアのストレスがOMA1を活性化し、DELE1の切断を通じて細胞質へサインが伝わる。HRI→eIF2αリン酸化によりISRが起動し、ATF5を中心とする転写因子が核で修復遺伝子を増やす。

役割 線虫(C. elegans) 哺乳類(ヒトなど)
中心となる司令塔 ATFS-1 ATF5
補助役の因子 DVE-1、UBL-5 ATF4、CHOP、c-Jun
危機の感知・伝達 HAF-1(ペプチド輸送体) OMA1、DELE1、HRI(ISRと連動)
主な修理工(シャペロン) hsp-6、hsp-60 mtHSP70、HSP60、HSP10
主な廃棄係(プロテアーゼ) clpp-1、lonp-1 CLPP、LONP1

なお、ミトコンドリアの異なる区画(膜と膜の間の「膜間腔」や、外側の「外膜」)で起きるストレスには、ATF5を介する経路とは別の、専用の対応システムが存在します。例えば外膜のストレスでは、NRF2-KEAP1経路という、酸化ストレスへの防御で有名な仕組みが関与することがわかっています。このように、UPRmtは一つの単純な経路ではなく、場所や状況に応じた複数のレスキューチームの集合体だと理解すると、その奥深さが見えてきます。

仲田洋美院長

🩺 院長コラム【「ミトコンドリアは入口で測る」という発想】

ATFS-1が「自分がミトコンドリアに入れるかどうか」を健康状態のものさしにしている——この発見を初めて知ったとき、私は素直に感動しました。複雑なセンサー装置を新たに作るのではなく、すでにある「タンパク質の出入り」という現象そのものを情報として利用する。これほど無駄のない設計を、生命は何億年もかけて磨き上げてきたのです。

遺伝医療の現場でミトコンドリア病の患者さんと向き合っていると、この精巧な仕組みのどこか一つが狂うだけで全身に影響が及ぶことを痛感します。UPRmtの理解は、単なる基礎研究ではなく、いずれミトコンドリア病の新しい治療につながる可能性を秘めた、希望ある分野だと考えています。

3. 代謝のリプログラミングとエピジェネティック制御

UPRmtは、ミトコンドリアの中だけで完結する閉じたシステムではありません。細胞全体のエネルギーの使い方や、遺伝子の読み出しパターンまで巻き込んで、細胞を大きく「作り変える(リプログラミング)」のです。ここではその全身的な影響を見ていきます。

エネルギー戦略の切り替え:解糖系への一時避難

ミトコンドリアが修理中のとき、細胞はエネルギーの作り方を一時的に切り替えます。ミトコンドリアをフル稼働させる通常のエネルギー生産(酸化的リン酸化)を意図的に抑え、代わりにミトコンドリアをあまり使わない解糖系という経路に頼るのです。

💡 用語解説:解糖系(かいとうけい)とTCA回路

私たちの細胞がエネルギー(ATP)を作る方法は、大きく2段階あります。第1段階の解糖系は、ブドウ糖を分解する作業で、ミトコンドリアの外(細胞質)で行われ、酸素を使わずに素早く少量のエネルギーを生み出します。第2段階のTCA回路(クエン酸回路)と酸化的リン酸化は、ミトコンドリアの中で行われ、酸素を使ってじっくり大量のエネルギーを生み出します。UPRmtが発動すると、修理中のミトコンドリアの負担を減らすため、細胞は素早い解糖系へ一時的に避難するのです。これは、メインエンジンの修理中に予備の発電機で急場をしのぐようなものです。

この切り替えには、もう一つ重要な意味があります。TCA回路の活動を抑えると、細胞の中でNAD+という補酵素の濃度が高く保たれます。このNAD+は、次に説明する「サーチュイン」という重要な酵素を働かせるための燃料であり、UPRmtの調整に欠かせない存在なのです。

サーチュイン(SIRT3・SIRT7)のアクセルとブレーキ

サーチュイン(Sirtuin)は「長寿遺伝子」としても知られる酵素のファミリーで、NAD+を燃料に働きます。UPRmtの制御では、このうちSIRT3とSIRT7が、まるでアクセルとブレーキのように正反対の役割を分担しています。

ミトコンドリアの中にいるSIRT3はアクセル役です。ミトコンドリアストレスでNAD+が増えると活性化し、活性酸素を消去する抗酸化酵素を強化したり、HSP60やCLPPといったUPRmtの修復部隊を適切に増やしたりして、ミトコンドリアを守ります。一方、核にいるSIRT7はブレーキ役です。ミトコンドリア向けの新しいタンパク質の生産(翻訳)を強制的に減らすことで、これ以上ミトコンドリアに負担をかけないようにし、すでにある不良品の修理に専念する「時間的な猶予」を細胞に与えます。アクセルとブレーキの両方が絶妙に効いてこそ、UPRmtは暴走せずに機能するのです。

スタチンの副作用とUPRmt:意外なつながり

ここで、多くの方に身近な薬「スタチン」との意外な関係をご紹介します。スタチンは高コレステロール血症(家族性高コレステロール血症など)の治療に世界中で使われている薬ですが、時に筋肉痛や筋障害という副作用を起こすことが知られています。実は、この副作用の一因がUPRmtと関係している可能性が、線虫の研究から見えてきました。

💡 用語解説:メバロン酸経路とスタチン

メバロン酸経路とは、細胞内でコレステロールや、ミトコンドリアのエネルギー生産を助けるユビキノン(コエンザイムQ10)、細胞膜の修理に必要な脂質などを作る「組み立てライン」です。スタチンはこのラインの一部をブロックすることでコレステロールを下げます。ところがUPRmtは、ミトコンドリアが傷ついたとき、この同じメバロン酸経路を活性化して膜の修理材料を緊急調達しようとします。スタチンでこのラインが止められていると、UPRmtによる「脂質を使った修理」という大切な代償手段がブロックされてしまい、これが筋肉の副作用につながると考えられています。実際、線虫でUPRmtを強く活性化させると、スタチンの毒性に強い耐性を示すことが証明されています。

この発見は、「スタチンの副作用は単なる物質の不足ではなく、ミトコンドリアを守る防御システム(UPRmtの代償的な働き)が壊されることで起こる」という新しい視点を提供しました。日常的に使われている薬の副作用の背後に、これほど精緻な細胞メカニズムが隠れていることは、私たち医療者にとっても大きな学びです。

4. 寿命とミトホルミシス:ストレスが長寿を生む逆説

「ストレスは体に悪い」——これは常識ですが、こと細胞レベルでは必ずしも正しくありません。命を脅かさない程度の軽いミトコンドリアストレスが、かえって防御機構を鍛え、寿命を延ばすという現象が知られています。これをミトホルミシス(Mitohormesis)と呼び、UPRmtはこの中核を担う仕組みの一つです。

💡 用語解説:ホルミシス/ミトホルミシス

ホルミシスとは、本来は有害なものでも「少量なら逆に良い効果をもたらす」現象を指します。適度な運動が体を強くするのも、ワクチンが免疫を鍛えるのも、広い意味でのホルミシスです。ミトホルミシスはその中でも、ミトコンドリアへの軽いストレスが防御システム(UPRmtなど)を起動させ、結果として細胞や個体を丈夫にし、寿命を延ばす現象を指します。重要なのは「軽い・一時的」であること。強すぎたり長すぎたりするストレスは、逆に害になります。

線虫やマウスで実証された寿命延長

線虫では、ミトコンドリアのエネルギー生産を軽く妨げると、UPRmtが活性化して寿命がはっきりと延びます。この延命効果は、UPRmtの司令塔であるATFS-1、DVE-1、UBL-5がそろっていることに完全に依存していることが、多くの実験で確かめられています。つまり、UPRmtが正しく働かないと延命効果は消えてしまうのです。哺乳類でも、特殊な早老マウスにミトコンドリアを守る抗酸化物質を与えると、ミトコンドリアの構造が保たれ、筋肉やエネルギー産生能力が維持され、寿命が延びることが報告されています。

興味深いのは、この効果が食事や環境にも左右される点です。ある線虫の実験では、特定の餌を与えられた環境でのみ延命効果が現れました。これは、寿命が単純な遺伝子のスイッチだけでなく、食事や代謝物といった環境要因と複雑に絡み合って決まることを示しています。

「いつ」「どのくらい」が決定的に重要

ただし、UPRmtの活性化が常に寿命を延ばすわけではありません。近年の研究で、その効果はタイミングと程度に強く依存することがわかってきました。象徴的なのが、線虫に高濃度のブドウ糖を与える実験です。生涯ずっと高ブドウ糖環境に置かれた線虫は寿命が縮みます。ところが、発生期(発達段階)だけ高ブドウ糖を与えて、その後は通常の餌に戻すと、発生期に刻まれたUPRmtの「記憶」がエピジェネティックに保たれ、なんと寿命が延びるのです。逆に、成体期に人為的にUPRmtをずっと活性化させ続けると、ミトコンドリアのバランスが崩れて寿命はむしろ縮みます。

この事実は、UPRmtが「急な危機に対する一時的な保護」としては非常に優秀でも、「慢性的に働かせ続けると細胞のエネルギーを枯渇させて機能不全を招く」という、まさに両刃の剣であることをはっきりと示しています。この「文脈次第で善にも悪にもなる」性質こそが、次に説明する病気との関わりを理解する鍵になります。

5. 神経変性疾患とUPRmt:救いと災いの二面性

アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)——これらの神経変性疾患は、症状はそれぞれ違っても、脳の神経細胞の中に異常なタンパク質(アミロイドβ、タウ、α-シヌクレインなど)がたまり、ミトコンドリアが深刻なダメージを受けるという共通点を持っています。神経細胞は大量のエネルギーを必要とするため、ミトコンドリアの不調は致命的です。

これらの病気の初期には、UPRmtは異常タンパク質に対抗してミトコンドリアを修復しようと活性化します。これは救いの働きです。ところが病気が進行してストレスが慢性化すると、UPRmtは過剰に活性化したまま止まらなくなり、かえって活性酸素の過剰産生や神経の炎症を悪化させる悪循環に陥ります。先ほどの「両刃の剣」が、ここで災いの側に振れてしまうのです。

💡 用語解説:ミスフォールドタンパク質と神経変性

アルツハイマー病のアミロイドβやタウ、パーキンソン病のα-シヌクレインは、いずれも折りたたみに失敗したタンパク質(ミスフォールドタンパク質)が異常に集まってできた塊です。これらは神経細胞にとって毒性を持ち、細胞の「ゴミ処理システム」であるユビキチン‐プロテアソーム系の働きを直接妨げます。ゴミ処理が滞ると、さらに不良品がたまるという悪循環に陥り、最終的に神経細胞が死んでいきます。UPRmtはこのゴミ問題に立ち向かう防御システムの一つですが、慢性化すると逆効果になることがあるのです。

最近、この崩れたUPRmtのバランスを「再調整」するアプローチが注目されています。アルツハイマー病のモデルマウスでWntシグナルという細胞の制御経路を適度に活性化すると、ATF5やHSP60、LONP1といったUPRmt関連タンパク質が適切に誘導され、アミロイドβの蓄積やタウのリン酸化が減り、ミトコンドリア機能が改善したと報告されています。逆にATF5を抑えてUPRmtを止めると、この保護効果は消えてしまいます。これは、暴走したUPRmtをただ抑えるのではなく、上流から「ちょうど良いバランス」に戻すことが、有望な治療戦略になり得ることを示しています。

一方で、脳卒中や心筋梗塞のような急性のストレス(虚血再灌流障害)に対しては、UPRmtは強力な保護役として働きます。脳の虚血モデルでは、UPRmtの活性化がミトコンドリアの断片化を防ぎ、神経細胞の生存を助けます。このため、急性疾患の場面では、発症直後にUPRmtを薬で「ブースト(強化)」する治療法も研究されています。慢性の病気では抑え、急性の危機では強める——同じUPRmtでも、病気の性質によって正反対のアプローチが必要になるのです。

仲田洋美院長

🩺 院長コラム【「強める」だけが治療ではない】

UPRmtを学んでいて改めて感じるのは、「防御システムは強ければ強いほど良い」という単純な発想が通用しないということです。急性期には命を救うこの仕組みが、慢性期にはむしろ病気を加速させる。だからこそ、病気の進行段階を見極めて「強めるべきか、なだめるべきか」を判断する繊細さが、これからの治療に求められます。

遺伝カウンセリングの場でも、私はいつも「白か黒か」では割り切れない医療の現実をお伝えしています。UPRmtの二面性は、まさにその縮図のように思えるのです。神経変性疾患の遺伝子検査をご検討の方は、結果の意味を一緒に考えていく姿勢を大切にしています。

6. がん治療におけるUPRmtのパラドックス

UPRmt研究の中で、いま最も劇的な発想の転換が起きているのが、がんの分野です。がん細胞は、本来は私たちを守るためのUPRmtを、自分の生き残りのために巧妙に乗っ取っている(ハイジャックしている)ことがわかってきました。

がん細胞はUPRmtを「盾」にする

固形がんの内部は、酸素不足・栄養枯渇・強い酸化ストレスという、細胞にとって過酷な環境です。さらに抗がん剤はミトコンドリアにダメージを与えます。がん細胞はこの厳しい状況を生き延びるため、UPRmtを常にオンにして、アポトーシス(細胞の自殺)を回避し、増殖と転移を続けます。実際、乳がん・白血病・胃がんなど多くのがんで、ATF4・ATF5・CHOP・HSP60・CLPP・LONP1といったUPRmtの構成因子が異常に多く作られており、これらが多いほど患者さんの予後が悪い(生存率が低い)という相関が確認されています。UPRmtは、がん細胞にとって身を守る「盾」として機能しているのです。

発想の逆転:盾を「暴走」させて自滅させる

がん細胞がUPRmt(特にCLPPというプロテアーゼ)に依存しているなら、CLPPを「止める薬」が抗がん剤になるはず——当初はそう考えられました。実際、CLPPを阻害する化合物は白血病モデルで効果を示します。しかし、まったく逆転の発想から生まれた薬が、今もっとも有望な抗がん剤として臨床試験の最終段階に進んでいます。それが、CLPPを「過剰に活性化(暴走)」させる薬、ONC201です。

💡 用語解説:CLPPとミトコンドリア・デグロン

CLPPは、ミトコンドリアの中で不良品のタンパク質を分解する「廃棄処理係(プロテアーゼ)」です。普段は厳密な管理のもと、本当の不良品だけを選んで分解します。ところがONC201がCLPPにくっつくと、CLPPの入り口が無理やり広げられ、何でもかんでも見境なく分解する暴走状態になります。すると、不良品だけでなく正常なエネルギー生産装置まで破壊され、ミトコンドリアが根底から崩壊します。この「無差別分解による崩壊」をミトコンドリア・デグロンと呼びます。がん細胞は、頼みの綱だったCLPPを逆に自滅の引き金にされてしまうのです。

ONC201は、もともと別の標的(ドパミン受容体DRD2)に作用する薬として見つかり、後にCLPPを活性化する作用が判明したという経緯を持つ、二つの顔を持つ化合物です。現在は、小児の難治性脳腫瘍であるH3K27M変異型びまん性正中膠腫(DIPG)などを対象に第III相臨床試験が進み、患者さんに比較的よく耐えられる(忍容性が良い)ことが示されています。CLPPが暴走すると、がん細胞のエネルギー生産は停止し、活性酸素が蓄積し、最終的にがん細胞は選択的にアポトーシス(自殺)へと追い込まれます。さらに、急性骨髄性白血病で別の抗がん剤の効きを劇的に高める効果も報告されています。がん細胞が防御の要としていた分子を、逆に自滅のスイッチに変える——この発想の転換は、がん治療における鮮やかな突破口として注目されています。

化合物・薬剤 作用の仕組み 主な対象・段階
ONC201(イミプリドン系) CLPPを過剰活性化させ無差別分解を誘導(ミトコンドリア・デグロン) DIPG(H3K27M変異膠腫)・白血病・胃がん/第III相試験
TR57/TR107 ほか ONC201を改良したCLPP活性化型の誘導体 乳がん・膠腫など/前臨床段階
A2-32-01/TG53 CLPPの働きを「阻害」するタイプ(逆の発想) 白血病/前臨床(課題あり)
DON(グルタミン拮抗薬) 免疫細胞の代謝を改善し抗腫瘍免疫を強化 各種固形がん/前臨床・臨床研究

7. UPRmtと遺伝医療:私たちの診療とのつながり

「UPRmtは難しい基礎研究の話で、自分には関係ない」——そう感じる方もいるかもしれません。しかし、UPRmtは遺伝医療と確かにつながっています。ここでは、その接点を整理します。

ミトコンドリア病との関わり

ミトコンドリア病は、ミトコンドリアの働きが生まれつき低下することで、エネルギーを多く必要とする脳・筋肉・心臓・腎臓などに症状が出る遺伝性疾患の総称です。これらの疾患では、ミトコンドリア内のタンパク質の品質管理がうまくいかず、UPRmtが慢性的に活性化していると考えられています。前述のとおり、NAD+を補う治療がSIRT3を介したUPRmtの活性化を通じてミトコンドリア病の改善に寄与する可能性が研究されており、UPRmtはミトコンドリア病の新しい治療標的として期待されています。

💡 用語解説:ミトコンドリア遺伝(母系遺伝)

ミトコンドリアは独自のDNAを持っており、その遺伝にはユニークな特徴があります。受精のとき、ミトコンドリアDNAはほとんど母親の卵子からのみ受け継がれます(父親の精子のミトコンドリアは基本的に伝わりません)。これを母系遺伝と呼びます。ただし、ミトコンドリア病の多くは、ミトコンドリアDNAではなく核DNAの遺伝子変異が原因のこともあり、その場合は通常の遺伝形式(常染色体潜性遺伝など)をとります。遺伝形式の違いは、家系内での再発リスクの考え方に直結するため、遺伝カウンセリングで丁寧に確認すべき重要なポイントです。

遺伝カウンセリングと検査の位置づけ

UPRmtそのものを調べる検査は、現時点では研究段階であり、日常診療で行うものではありません。この点は正直にお伝えしておきます。しかし、UPRmtが深く関わるミトコンドリア病や神経変性疾患については、原因遺伝子を調べる遺伝子検査が実際の診療で役立ちます。例えば、神経変性疾患が気になる方にはパーキンソン病・アルツハイマー病・認知症の遺伝子パネル検査、ミトコンドリア病が疑われる方には核遺伝子をカバーする検査など、症状や家族歴に応じた検査メニューがあります。

こうした検査を受けるかどうか、結果をどう受け止めるかは、とてもデリケートな問題です。だからこそ、臨床遺伝専門医による遺伝カウンセリングが重要になります。検査の意味、結果が示すこと、ご家族への影響などを一緒に整理し、後悔の少ない選択ができるよう伴走することが、私たちの役割です。UPRmtのような最先端の知見が、いつか目の前の患者さんの治療につながる日を見据えながら、確かな分子診断と心理的支援の両面から支えていきたいと考えています。

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8. よくある誤解

誤解①「UPRmtは強ければ強いほど健康に良い」

UPRmtは適度・一時的に働くときは保護的ですが、慢性的に活性化し続けると、かえって細胞のエネルギーを枯渇させたり、神経変性を悪化させたりします。「強さ」より「ちょうど良いバランス」が重要です。

誤解②「ミトコンドリアはエネルギーを作るだけの器官」

ミトコンドリアはエネルギー生産だけでなく、脂質・アミノ酸の合成、カルシウム調整、免疫、細胞死の判断まで担う情報のハブです。UPRmtはこの多機能な器官を守る重要な仕組みです。

誤解③「UPRmtの検査がすぐ受けられる」

UPRmtそのものを測る検査は現時点では研究段階で、一般診療では行われていません。ただし、関連するミトコンドリア病や神経変性疾患の原因遺伝子を調べる検査は実際の診療で利用できます。

誤解④「がんではUPRmtを止めれば必ず治る」

単純に止めるのではなく、ONC201のようにあえて暴走させて自滅させるという逆転の発想が有望視されています。がんとUPRmtの関係は一筋縄ではいかず、研究が進行中です。

よくある質問(FAQ)

Q1. UPRmtは「アンフォールデッド」とありますが、どういう意味ですか?

「アンフォールデッド(unfolded)」とは「折りたたまれていない=正しい形になっていない」という意味です。タンパク質は正しく折りたたまれて初めて働けますが、それに失敗した不良品(折りたたみ異常タンパク質)がミトコンドリアにたまったときに発動する応答なので、この名前が付いています。「mt」はミトコンドリア(mitochondria)を表します。

Q2. UPRmtと、よく聞く「小胞体ストレス(UPR)」は違うものですか?

はい、場所が異なります。よく知られた「UPR」は小胞体(しょうほうたい)という別の器官で起きるストレス応答です。UPRmtは、それのミトコンドリア版だと考えるとわかりやすいでしょう。仕組みは似ていますが、関わる分子や経路は異なります。どちらも「不良品タンパク質がたまったときに発動する防御システム」という点では共通しています。

Q3. UPRmtを活性化すれば若返りや長寿が期待できますか?

線虫やマウスの研究では、軽いストレスによるUPRmtの活性化(ミトホルミシス)が寿命を延ばす例が報告されています。ただし、これはあくまで「適度・一時的」な場合の話で、慢性的に活性化させると逆に寿命が縮むことも示されています。ヒトでの抗老化効果はまだ確立しておらず、「活性化すれば必ず若返る」という単純なものではありません。現時点では研究段階の知見としてご理解ください。

Q4. スタチンを飲んでいますが、UPRmtの話を聞いて心配になりました。

スタチンの筋肉の副作用にUPRmtが関係する可能性は、主に線虫の研究から示唆されている段階で、すべての方に副作用が出るわけではありません。スタチンは心血管疾患の予防に大きな効果がある重要な薬です。自己判断で中止せず、筋肉痛などの気になる症状があれば、必ず処方医にご相談ください。この記事は特定の薬の使用や中止を推奨するものではありません。

Q5. ミネルバクリニックでUPRmtの検査はできますか?

UPRmtそのものを測定する臨床検査は、現時点では研究段階であり、当院を含め一般診療では実施されていません。ただし、UPRmtが関わるミトコンドリア病や神経変性疾患について、原因遺伝子を調べる遺伝子検査や遺伝カウンセリングは当院でご相談いただけます。症状や家族歴に応じて、適切な検査をご案内します。

Q6. ONC201はもう日本で使える抗がん剤ですか?

ONC201は、小児の難治性脳腫瘍(H3K27M変異型びまん性正中膠腫など)を対象に国際的な第III相臨床試験が進行している段階の薬剤です。現時点では一般診療で標準的に使える承認薬ではありません。最新の承認状況は時期によって変わりますので、具体的な治療については専門の医療機関にご確認ください。

Q7. UPRmtはヒトでも本当に存在が確認されているのですか?

UPRmtの基本的な仕組みは、酵母から線虫、哺乳類まで広く保存されており、ヒトの細胞でも関連する分子(ATF5、HSP60、CLPPなど)の働きが確認されています。ただし哺乳類では、UPRmtが統合的ストレス応答(ISR)という、より広いストレス対応システムと一体化しているため、「ミトコンドリア専用の独立した経路」として線虫ほど明確に分離できるかについては、研究者の間で議論が続いています。仕組みの全容解明はまだ進行中です。

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参考文献

  • [1] Mitochondrial unfolded protein response (UPRmt) as novel therapeutic targets for neurological disorders. PMC. [PMC12081383]
  • [2] Mitochondrial unfolded protein response (UPRmt): what we know thus far. PMC. [PMC11176431]
  • [3] Mechanisms of the Mitochondrial Unfolded Protein Response in Caenorhabditis elegans and Mammals and Its Roles in Striated Muscles. Aging and Disease. [Aging Dis]
  • [4] Metabolism and the UPRmt. PMC. [PMC4779188]
  • [5] The UPRmt Protects Caenorhabditis elegans from Mitochondrial Dysfunction by Upregulating Specific Enzymes of the Mevalonate Pathway. PMC. [PMC5972420]
  • [6] The mitochondrial unfolded protein response activator ATFS-1 protects cells from inhibition of the mevalonate pathway. PMC. [PMC3625262]
  • [7] Activation of mitochondrial unfolded protein response protects against multiple exogenous stressors. Life Science Alliance. [LSA]
  • [8] STEM CELL AGING. A mitochondrial UPR-mediated metabolic checkpoint regulates hematopoietic stem cell aging. PMC. [PMC4447312]
  • [9] A New Vision of Mitochondrial Unfolded Protein Response to the Sirtuin Family. PMC. [PMC7457425]
  • [10] The mitochondrial unfolded protein response is mediated cell-non-autonomously by retromer-dependent Wnt signaling. PMC. [PMC6086732]
  • [11] Fragile lifespan expansion by dietary mitohormesis in C. elegans. Aging-US. [Aging-US]
  • [12] Improved health-span and lifespan in mtDNA mutator mice treated with the mitochondrially targeted antioxidant SkQ1. PubMed. [PubMed 28209927]
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  • [14] Insight into the mitochondrial unfolded protein response and cancer. PMC. [PMC8857832]
  • [15] Targeting mitochondrial ClpP: structural insights and therapeutic potential of ClpP agonists in cancer therapy. Frontiers in Oncology Reviews. [Frontiers]
  • [16] Mitochondrial Protease ClpP: Cancer Marker and Drug Target. PMC. [PMC12567467]
  • [17] Targeting the Mitochondrial Unfolded Protein Response in Cancer: Opportunities and Challenges. PMC. [PMC9287746]
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仲田洋美 医師(臨床遺伝専門医)

この記事の監修・執筆者:仲田 洋美

(臨床遺伝専門医/がん薬物療法専門医/総合内科専門医)

ミネルバクリニック院長。1995年に医師免許を取得後、 臨床遺伝学・内科学・腫瘍学を軸に診療を続けてきました。 のべ10万人以上のご家族の意思決定と向き合ってきた臨床遺伝専門医です。

出生前診断(NIPT・確定検査・遺伝カウンセリング)においては、 検査結果の数値そのものだけでなく、 「結果をどう受け止め、どう生きるか」までを医療の責任と捉え、 一貫した遺伝カウンセリングと医学的支援を行っています。

ハイティーンの時期にベルギーで過ごし、 日本人として異文化の中で生活した経験があります。 価値観や宗教観、医療への向き合い方が国や文化によって異なることを体感しました。 この経験は現在の診療においても、 「医学的に正しいこと」と「その人にとって受け止められること」の両立を考える姿勢の基盤となっています。

また、初めての妊娠・出産で一卵性双生児を妊娠し、 36週6日で一人を死産した経験があります。 その出来事は、妊娠・出産が女性の心身に与える影響の大きさ、 そして「トラウマ」となり得る体験の重みを深く考える契機となりました。 現在は、女性を妊娠・出産のトラウマから守る医療を使命の一つとし、 出生前診断や遺伝カウンセリングに取り組んでいます。

出生前診断は単なる検査ではなく、 家族の未来に関わる重要な意思決定です。 年齢や統計だけで判断するのではなく、 医学的根拠と心理的支援の両面から、 ご家族が後悔の少ない選択をできるよう伴走することを大切にしています。

日本人類遺伝学会認定 臨床遺伝専門医/日本内科学会認定 総合内科専門医/ 日本臨床腫瘍学会認定 がん薬物療法専門医。 2025年には APAC地域における出生前検査分野のリーダーとして国際的評価を受け、 複数の海外メディア・専門誌で特集掲載されました。

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