【研究領域課題番号】20H03394 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生理活性 / シグナル伝達 / 生体分子 / 有機化学 / 薬学

【研究成果の概要】

本研究では，がん幹細胞の生存と分裂を支えるがん微小環境で亢進するシグナル分子に作用する天然物から探索することを目的とする．今回，がん選択的にアポトーシスを誘導するトレイル（TRAIL）やエピジェネティック遺伝子転写を制御するポリコーム構成分子の一つであるBMI1のプロモーター阻害作用等に関するスクリーニングを植物成分や真菌等の微生物由来成分を対象として行った．
１）TRAIL耐性胃がん細胞を用いたスクリーニングにより，バングラデシュ産シンクシ科植物Terminalia belliricaから2種の新規化合物を含む4種のリグナンおよびガロイル化配糖体を単離した．このうちトリガロイル化グルコピラノースの1種は顕著なTRAIL耐性克服作用を示した．また，タイ産のミカン科植物Murraya exoticaから，TRAIL耐性克服作用をもつ一連のセスキテルペン類を単離した．そのうちdihydorxanthininはカスパーゼ3及び8の活性化，ならびにデスレセプターDR5等のタンパク質の発現増強，抗アポトーシス分子Bcl2の発現抑制等の作用を示した．
２）千葉市産土壌から分離した真菌Clonostachys rogersoniana IFM66735の玄米培地培養エキスから，ジまたはトリスルフィド結合を含むインドール二量体型アルカロイド化合物を7種単離した．その中の1種のジスルフィド型二量体化合物sch52901は顕著なTRAIL耐性克服作用を示し，さらに低濃度（0.05-0.5μM）においてWntシグナル活性化作用を示すことが明らかとなった．
３）BMI1に関するスクリーニングにより，タイ産マメ科植物Mammea siamensisより，新規化合物1種を含むクマリン型天然物11種およびフラボン型誘導体3種を単離した．このうちクマリン類8種は顕著なBMI1プロモーター阻害活性を示した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究分野】生物分子化学

【研究領域課題番号】17H06112 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

セレブロン(CRBN) / サリドマイド / CRBN作動薬 / 脳発生 / iPS細胞 / 神経幹細胞 / ゼブラフィッシュ / CRBN / セレブロン / サリドマイド誘導体 / ヒトiPS細胞 / 脳発達 / ヒト型ゼブラフィッシュ / 活性発現の分子機構 / 活性発現の分子構造 / 脳・神経 / 発生・分化 / 再生医学 / 生体分子 / 薬学

【研究成果の概要】

サリドマイドの標的因子セレブロン(CRBN)が、発生過程における脳の神経幹細胞の増殖・分化に重要な役割を担うことを明らかにし、CRBNの新規基質として、四肢や耳のサリドマイド催奇形性を司るp63を新たに同定した。神経幹細胞を増殖させるCRBN作動薬を探索するため、サリドマイド誘導体にフッ素やヘテロ官能基を導入した100種以上の新規化合物の合成に成功し、ゼブラフィッシュおよびヒトiPS細胞由来の神経幹細胞を用いて、増殖亢進活性の高い新規CRBN作動薬を同定することに成功した。CRBN作動薬の薬効に関わる制御因子や新規基質タンパク質を同定し、新規CRBN作動薬の臨床応用に向けた段階に発展している。

【研究の社会的意義】

サリドマイドとCRBNによる脳発生と四肢催奇形性の分子機構を明らかにしたことで、サリドマイドの副作用を抑えた新薬の開発が可能となった。また、様々なサリドマイド誘導体の合成に成功し、ゼブラフィッシュおよびヒトiPS細胞を用いた活性の評価系を確立して神経幹細胞の増殖亢進活性の高い候補化合物4種を見出すことに成功したことで、分子構造から創薬を考えるアプローチが極めて有効なことが明らかになった。また、CRBN作動薬の制御因子や新規基質を同定し、得られた候補化合物が、ヒト神経幹細胞の増殖・分化を制御する脳神経疾患の新たな治療薬として、応用展開が可能であることが示された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2017-05-31 - 2020-03-31

【配分額】181,090千円 (直接経費: 139,300千円、間接経費: 41,790千円)

【研究分野】物理系薬学

【研究領域課題番号】17H03975 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオ医薬 / 抗体医薬 / 安定性 / 凝集 / タンパク質 / 界面 / 免疫原性 / 分析 / バイオ医薬品 / 蛋白質 / 凝集体 / 質量分析 / 立体構造 / 抗体 / 免疫複合体 / TNF / 超遠心分析 / 沈降速度法 / 生体分子 / 薬学 / シグナル伝達 / バイオテクノロジー

【研究成果の概要】

本研究によりバイオ医薬品で発生するタンパク質凝集体の定量的解析手法が確立し、凝集の原因となるストレスの特定に成功し、さらに凝集体の免疫原性との関連性について解明することができた。とくに、プレフィルドシリンジに塗布されたシリコンオイルとタンパク質が複合体となった際の免疫原性への影響は顕著であり、製剤における容器設計の重要性がより明確となった。また、従来から提唱されてきた、コロイド安定性と構造安定性に加えて、界面安定性の向上が凝集体発生の抑制には需要であることを示すことができた。さらに今回見出した振動や衝撃がタンパク質凝集を引き起こす点も医薬品の安定性を高める上で非常に有益であるといえる。

【研究の社会的意義】

本研究は、近年、利用されているバイオ医薬品の安定性と安全性に関するものであるが、これまで不明点が多かったタンパク質凝集体と副作用の関係を実験的に示唆することができた社会的意義の大きい研究成果である。特に、製薬企業から医療現場で利用される実際の場面へとフィードバックが可能な知見が数多く含まれており、かつ、応急処置的な対応では無く、包括的かつ根本的に医薬品の安定性を高めることが可能となることから、科学的意義は当然ながら、産業的意義が大きいといえる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】天然資源系薬学

【研究領域課題番号】17H03992 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生理活性 / シグナル伝達 / 生体分子 / 有機化学 / 薬学

【研究成果の概要】

本研究では，がん微小環境で亢進する細胞シグナルに作用する有用な低分子化合物を主に天然物から見出すことを目的として，幹細胞の自己複製に関わる細胞内シグナル，エピジェネティク遺伝子転写を制御するポリコーム構成分子，癌細胞選択的なアポトーシス誘導因子等を標的としたスクリーニングを行った．その結果，植物，放線菌の天然物抽出エキスコレクション等から，Wntシグナル阻害作用，TRAIL耐性克服作用，Bmi1プロモーター阻害作用など，種々の有用な活性成分を単離し，それらの化学構造を明らかにするとともに，がんの進展に関わる各種タンパク質の発現への影響など作用機構に関する解析を行った．

【研究の社会的意義】

本研究で対象とする「がん微小環境」で亢進する細胞シグナルは，正常な幹細胞の自己複製，胚の発生，分化，成人組織再生などにおいて重要な役割を担っていることからきわめて注目度が高く，これまでにも世界的に熾烈な開発競争が繰り広げられてきている．しかしながら，まだ決して十分な状況ではなく，数多くの選択肢を用意することが強く求められている．本研究では「天然物」という独自の素材を用いて，これらのシグナルに作用する数種の低分子化合物が見出された．これらを有効に活用することにより，新しい切り口として創薬研究あるいは各種シグナルを介した生命システムの解明等，周辺分野の研究進展につながることが期待される．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】創薬化学

【研究領域課題番号】16H05099 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬学 / 分析科学 / 生体分子 / 分子認識 / 有機化学 / 蛍光プローブ / 蛍光イメージング / 酵素阻害剤 / 阻害剤スクリーニング

【研究成果の概要】

本研究では、これまでに研究代表者らが独自に確立してきた蛍光プローブの開発技術を生命科学研究に留まらず、創薬・臨床医学へと応用することを目指して研究を行った。具体的には、①低酸素環境を検出する蛍光プローブazoSiR640の開発に成功した。②GLUTを介して細胞内に取り込まれるactivatableな蛍光プローブの基礎骨格を開発することに成功した。③硫化水素(H2S)及び活性硫黄分子の産生酵素である3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3MST)の選択的阻害剤の開発に成功した。

【研究の社会的意義】

目で直接見ることができる蛍光を用いることで、簡便に体の中の状態および分子の挙動を可視化することができる。そのため、体の中および細胞内の状態および分子に応答して蛍光を発する蛍光色素を開発することは、生命科学研究における研究ツールへと、または臨床医学における疾患の診断ツールへと繋がると期待される。本研究においては、このような機能性の蛍光色素の開発を通して、生命科学研究や臨床医療に大きく貢献することができる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】生物分子化学

【研究領域課題番号】26305001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬学 / シグナル伝達 / 生理活性 / 有機化学 / 植物 / 生体分子

【研究成果の概要】

平成26年度から29年にかけて，バングラデシュ・クルナ大学薬学部S. K. Sadhu教授らのグループとの共同研究により，熱帯植物を中心にバングラデシュ天然薬用資源の調査を行った．その結果，現地特有の植物種や現地で栽培された薬用植物を中心に数多くの植物種を収集した．得られた植物エキスに対して種々の疾患に関連する細胞シグナル経路（Wnt，hedgehog，TRAIL，Notch，BMI1等）を標的とした活性スクリーニング試験を行い，選別された植物エキスより数多くの新規生物活性天然物を単離した．得られた活性成分の中から興味深い化合物について，その分子レベルでの作用メカニズムに関する解析を行った．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】天然資源系薬学

【研究領域課題番号】26293022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生理活性 / シグナル伝達 / 有機化学 / 薬学 / 生体分子 / 癌

【研究成果の概要】

本研究は，がんの進展と再発を制御する細胞内シグナルに作用する天然物のスクリーニングを行い，有用な低分子化合物を見出すことを目的としており，とくに，がん細胞の治療抵抗性の要因となる自己複製能と多分化能の獲得に必須な数種の細胞内シグナルを対象としたスクリーニングを行った．その結果，Wntシグナルやヘッジホッグシグナル阻害作用をもつ天然物や，TRAIL耐性克服作用をもつ天然物など数多くの有用な活性成分を単離した．得られた活性成分について，がんの進展に関わる各種タンパク質の発現への影響，アポトーシス誘導作用や細胞生存率への影響などを明らかとした．また顕著な活性化合物に関する標的分子の解明を行った．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】創薬化学

【研究領域課題番号】17689006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子認識 / 生体分子 / 分析科学 / 薬学 / 有機化学 / 可視化 / 診断 / 蛍光

【研究成果の概要】

ヘムやメラニン、水などの生体構成物質による吸収が少ないため組織透過性が良く、かつ、生体の放つ自家蛍光がないためノイズの原因となるバックグラウンド蛍光が無視できる近赤外領域に着目し、生体成分のダイナミックな量変動をin vivoで非侵襲的に画像として捉えることができる機能性近赤外蛍光プローブの創製を目指して研究を進めた。
昨年度までに開発に成功した亜鉛イオン、pHをモニターできる近赤外蛍光プローブをマウスやラットなどの小動物体内でのイメージングに供し、実体蛍光顕微鏡やマクロ蛍光観察システム、蛍光内視鏡などを用い、体内動態やどのようなシグナルを得ることができるかを精査し、分子設計にフィードバックした結果、ポリエチレングリコール鎖などを部分構造として導入して、水溶性を増加させ、観察により適する構造を導いた。また、それらを用いた生体イメージングを試み、マウスにプローブを経口投与して、胃外から胃内の蛍光観察を行ったところ、薬物によるpH変化を示す蛍光画像の取得に成功した。
さらに生体内において様々な作用を有する小分子として特に注目されている活性酸素種を検出するために、その共役二重鎖への反応性に着目した新たな近赤外蛍光プローブを開発した。今後本プローブを用いて、様々な活性酸素種に依存した生命現象を動物を生かしたまま観察し、混沌とした活性酸素に関連する現象を明らかにすると同時に、より実用的なプローブへと必要に応じ、構造に情報をフィードバックして改良していきたい。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】29,640千円 (直接経費: 22,800千円、間接経費: 6,840千円)