【研究領域課題番号】19H03397 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管新生 / VEGF / 歯 / がん / FLRT2 / 腫瘍 / 血管 / 血管内皮細胞

【研究成果の概要】

本研究は、臓器によって異なる血管パターニングの多様性がいかにして獲得されるかを解剖学・細胞生物学・生化学、in vivoイメージングなど多様な技術を統合して解き明かすべく遂行された。特に歯における血管ネットワーク構築の分子メカニズム、および血管が歯の硬化に与える影響を明らかにする（Matsubara et al., J Exp Med 2022）とともに、進行がんの血管に特異的に使われている血管内皮細胞間接着システムを明らかにし、がんの転移を効率的に抑える分子標的を同定した（Ando et al., J Clin Invest 2022）。

【研究の社会的意義】

歯の血管の解析で見出された細胞メカニズム、網羅的に同定された血管由来の象牙芽細胞成熟因子などの解析をさらに進めることによって、虫歯・歯周病により失われた歯の再生への応用が期待される。また腫瘍血管の研究成果については、血管ががん細胞を転移させるユニークな仕組みを解明したものであり、ヒトでこのFLRT2の働きを特異的に抑えられる薬剤が開発されれば、VEGF阻害剤では不十分であった、がん転移を効率的に抑える分子標的薬となることが期待される。さらには、免疫チェックポイント阻害剤をがんの奥まで深達させ、その効果を最大限にさせるための、「地ならし」的な併用療法への応用も期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】獣医学

【研究領域課題番号】16H06208 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん / 血管新生 / プロテアーゼ / 肥満細胞 / PAR-2 / 上皮間葉転換 / がん微小環境 / トリプターゼ / 癌 / 免疫学 / 獣医学 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

Protease-activated receptor-2（PAR-2）は、特定の蛋白分解酵素によって活性化する受容体であるが、腫瘍微小環境における役割はわかっていなかった。本研究では、腫瘍組織内の血管内皮細胞に発現するPAR-2の活性化が血管新生を誘導し、腫瘍の増殖を促進することを細胞株およびマウスモデルを用いて明らかにした。さらに、PAR-2を活性化するリガンドとして、腫瘍組織内に存在する肥満細胞が産生するトリプターゼが重要である可能性を示した。

【研究の社会的意義】

医学・獣医学領域においてがん患者数は年々増加しており、その多くが致死的な転機を辿ることから大きな問題となっている。がんの増殖には大量の栄養素や酸素を消費するため、それを供給する血管を新しく作る必要がある。本研究は、PAR-2と呼ばれる分子ががんに新たな血管を作る働きを持つことを明らかにした。この研究成果は、PAR-2の働きをおさえる新しい抗がん剤の開発につながる可能性がある。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)

【研究分野】生物分子化学

【研究領域課題番号】16H01881 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

睡眠 / 炎症 / 肥満 / 筋ジストロフィー / 血管新生 / サプリメント / 癌 / 危険性薬物 / 睡眠物質 / プロスタグランジンD2 / 阻害薬 / 結晶構造 / 外傷性脳障害 / 酵素阻害剤 / 受容体拮抗薬 / 脂質メディエーター / 結晶構造解析 / G蛋白質結合型受容体 / 酵素 / プロスタグランジン / 遺伝子欠損マウス / シクロオキシゲナーゼ / G蛋白質共役型受容体 / 脳・神経 / 蛋白質

【研究成果の概要】

プロスタグランジン（PG)D2を作るL型とH型の合成酵素、及び、その受容体DPとCRTH2に対する抗体や遺伝子操作マウスを作成して、睡眠や炎症における関与を調べた。脳のくも膜のL型酵素がPGD2を産生し、アデノシンを介して側坐核のA2A受容体発現神経を刺激して睡眠を起こすことを証明した。新生血管に発現するDP受容体が癌組織への血管新生を抑制することを見出した。高脂肪食により未成熟脂肪細胞でL型酵素が誘導され、CRTH2受容体を介して肥満の制御に関わることを見出した。治療法の無い難病であるデュシェンヌ型筋ジストロフィーの筋委縮に関わるH型酵素の阻害薬を開発して、臨床試験を開始した。

【研究の社会的意義】

睡眠物質に関する研究を発展させ、脳内の睡眠調節系を次々に明らかにした。マウス睡眠解析測定系を利用して、オレキシン受容体拮抗作用による新規睡眠薬スボレキサントの情動性脱力発作（カタプレキシー）、及び、大麻成分による痙攣発作を見出し、両薬物の危険性を公表した。亜鉛酵母、清酒酵母、海藻や米糠のポリフェノールなどの睡眠誘発素材を多数見出し、一部は睡眠サプリメントとして商品化された。国際宇宙ステーションの無重力環境で作成した高品質の蛋白質結晶と大型放射光施設での高分解能構造解析により、炎症に関係する酵素の阻害薬開発を進め、治療法の無い難病であるデュシェンヌ型筋ジストロフィーの臨床治験を開始した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】15F15767 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

in vitro model / tissue engineering / vascular biology / cancer / blood cessel / barrier function / angiogenesis / tumor microenvironment / organ on a chip

【研究成果の概要】

本研究ではマイクロ加工技術を用いた三次元の微小血管構造の作製により、血管新生と血管透過性の双方を計測しうる新規な評価系の構築を目的とした。ヒト血管内皮細胞を用いた管腔状の三次元微小血管モデルを構築し、血管新生挙動の再現と血管透過性制御についての有用性について検証を行った。微小血管モデルに血管内皮増殖因子を一定期間添加すると血管内皮細胞がデバイス中のコラーゲンゲル領域へ出芽し新生血管が形成され、抗血管新生薬（VEGFR阻害薬：ソラフェニブおよびスニチニブ）で処理すると血管新生は抑制されることを確認した。蛍光デキストラン分子（70 kDa）を血管内へ導入することにより血管透過性を評価したところ、スニチニブで処理した血管はバリア機能を有するのに対し、ソラフェニブで処理をした血管ではバリア機能が亢進していることを確認した。以上より、開発した微小血管モデルは、血管新生誘導因子および抑制因子に応答能を示し、血管新生および血管透過性の双方を観察可能なモデルとして有用であることが実証された。本研究で検討したスニチニブおよびソラフェニブのように多くの抗血管新生薬は、様々な経路を阻害するマルチキナーゼ阻害薬であり、VEGFの効果を阻害し血管新生を食い止めるだけでなく、副次的に他の作用反応も誘発される。よって今回開発した評価手法は、薬効評以外に、4件の論文（原著論文3件・研究解説1件）としてまとめられ、プレスリリースを行い、日経新聞、World Pharma Newsなどで紹介された。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】泌尿器科学

【研究領域課題番号】15H04977 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腎細胞癌 / 分子標的治療 / 治療抵抗性 / リスク分類 / 免疫チェックポイント阻害薬 / 癌 / 血管新生 / 耐性

【研究成果の概要】

芳香族炭化水素受容体(AhR)の腎細胞癌の浸潤や進展との関連を解析した。AhRの発現は予後不良因子であり、活性化によって上皮間葉転換が促進され、腫瘍の浸潤を促進することを示した。
スニチニブ治療後のがん組織を解析した結果、腫瘍血管はほとんど死滅しているものの、細かな腫瘍血管が残存し、その腫瘍血管にはVasohibin-1が発現していることを発見した。またスニチニブの効果に血中のMDSC (myeloid derived suppressor cell) の数が予後不良因子であることを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】26293431 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん微小環境 / 再発 / 血管形成 / 癌 / 血管新生 / 腫瘍微小環境 / 癌再発 / がん再発

【研究成果の概要】

本研究では、放射線照射後に再発する口腔扁平上皮癌において誘導される骨髄由来CD１１b＋細胞がどのような分子メカニズムにおいて腫瘍内に引き込まれ、血管を形成し、さらには再発を促進しているかについて、解析を行ってきた。またヒト臨床検体を用いた免疫組織学染色において同一患者より採取した未治療と放射線治療後の再発腫瘍において解析したところ、再発腫瘍において有意にCD11b細胞とCD206細胞の含有率が高いことがわかった。これまでの結果から放射線照射後の口腔がんにおいて腫瘍内に誘導された骨髄CD11b+単球細胞がM2マクロファージに分化し血管の再形成を誘導することで再発が促進されていることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】25600057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管新生 / マイクロ流路デバイス / in vitroモデル / コラーゲン / 血管内皮細胞 / マイクロデバイス / がん / 細胞・組織 / 再生医学 / 薬剤反応性

【研究成果の概要】

本研究の目的は、血管新生研究のための三次元微小血管システムを構築することである。具体的には、マイクロ加工技術を用いて、中腔のコラーゲンゲル構造を作製し、三次元微小血管モデルの構築を行った。作製した微小血管は、VEGF濃度に応答して血管新生挙動を示し、また、がん細胞との共培養により、血管新生とがん細胞の血管内への侵入が観察された。以上より、本in vitro微小血管システムは血管新生研究への有用性が示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】22688024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

薬理 / 炎症 / 病態 / 組織再生 / 薬理学 / 獣医学 / 癌 / 肥満細胞 / プロスタグランジン / 血管新生

【研究成果の概要】

本研究は、“血管透過性抑制因子として知られるプロスタグランジンD2（PGD2）の産生制御を炎症病態の治療と損傷組織における血管再生に応用すること”を目的として行った。遺伝子欠損マウスを作製して薬理学・生化学的な手法を用いて解析を行い、i）PGD2産生制御機構の解明、ii）尿中PGD2代謝産物検出方法の確立、iii）癌や肺炎に代表される炎症病態へのPGD2シグナルの治療応用、iv）PGD2シグナルを利用した血管や組織再生方法の確立に成功した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2013-03-31

【配分額】26,910千円 (直接経費: 20,700千円、間接経費: 6,210千円)

【研究分野】胸部外科学

【研究領域課題番号】21591824 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腫瘍循環 / 酸素拡散係数 / 組織酸素分圧 / 低酸素状態 / 癌 / 低酸素 / 血管新生 / 酸素拡散係 / 細動脈 / 酸素消費率 / 酸素ガス / 人工酸素運搬体

【研究成果の概要】

腫瘍組織では、腫瘍循環が未熟なため低酸素を呈する。細動脈における酸素拡散について、担癌状態でどのように変化するかを測定した。パラジウムコプロポルフィリンの燐光の減衰による組織酸素分圧測定を行った。Nd-YAGパルスレーザーで励起を行い、ピエゾ素子を用いた移動ステージ上に動物を固定し、細動脈壁の酸素拡散係数を求める方法を開発した、Balb/cマウス背部に設置したDorsal skinfold chamberから観察される内径40～70μm壁厚20μm前後の皮下細動脈を観察した。Balb/cマウスおよびマウス乳癌細胞であるMMT060562を用いた。ドナーマウスより皮下移植腫瘍を摘出、1ミリ大の移植片としてWindow内に移植し、48～72時間後に直径が2mm程度となったところで腫瘍近傍の細動脈について測定した。また、左上肢腋窩部に腫瘍細胞浮遊液を移植、移植後9～10日後に腫瘍径が10mmを超えた時点でマウス背部にWindowを設置、4日後に測定を行った。細動脈壁酸素拡散係数は無処置群では5. 3±1. 1×10^<-11>[(cm2/s)(ml O_2. cm^<-3> tissue. mmHg^<-1>)]であった。腫瘍移植後の酸素拡散係数はウィンドウ内腫瘍群では3. 9±0. 4×10^<-11>[(cm2/s)(ml O_2. cm^<-3> tissue. mmHg^<-1>)]、腋窩腫瘍群では3. 1±0. 6×10^<-11>[(cm2/s)(ml O_2. cm^<-3> tissue. mmHg^<-1>)]であり、担癌動物において明らかに酸素拡散係数が低下し、細動脈領域で酸素を通しにくくなっていることが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】胸部外科学

【研究領域課題番号】16591410 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / 腫瘍循環 / 低酸素 / 血管新生 / 組織酸素分圧測定 / 放射線治療 / 組織酸素分圧 / 人工酸素運搬体 / 腹水肝癌 / 腫瘍内酸素分圧

【研究成果の概要】

悪性腫瘍が成長する上で、酸素と栄養を供給するために血管新生が起こることが知られている。本研究では腫瘍循環特に肺転移巣における新生血管の分布、走行と腫瘍内酸素分圧について検討し、照射によって新生血管がどのように変化するかについて検討することにより、照射治療の効率を上げる方法を明らかとすることを目的とした。まず、皮下腫瘍モデルおよびDorsal skin window chamberモデルを用いて検討した。腫瘍の酸素加には100%の酸素吸入あるいは人工酸素運搬体を用いた。肺転移巣の循環動態を顕微鏡下に観察することは可能となったが、呼吸、心拍による画面の動きがあり、高倍率で精度よく測定を行うことが困難であったため、Dorsal skinfold window chamberを用いた。
まずシリコンラバーによるキャストモデルを検討した。細静脈毛細血管の増生が著しいことが明らかとなったが、、10μm以下の腫瘍血管への充填が不十分と思われた。次にDorsal skinfold window chamber内に腫瘍を移植し、腫瘍循環を血漿をFITCアルブミンを用いて可視化することで観察した。腫瘍循環は毛細血管レベルから細静脈にいたる血管網の増生が特徴で、照射により細径の腫瘍血管の新生が抑制され、比較的太い血管が残ることが明らかとなった。また、腫瘍周囲の微小環境での酸素分圧の変化をレーザー励起PdTCCP法(パラジウムコプロポルフィリンによる燐光の減衰曲線の検討、MIPS-II)にて検討し、また、血管密度を測定、腫瘍循環の成立時の特徴を明らかにしたところ、腫瘍辺縁では酸素分圧が低下し、腫瘍中心部では健常部より低いものの、辺縁部より高い酸素分圧を呈し、腫瘍周辺部では活発な細胞増殖により低酸素環境にあると考えられた。FITCによる蛍光観察では腫瘍循環の照射による影響が、血管密度の減少であることが再確認された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,700千円)

【研究分野】生物有機科学

【研究領域課題番号】14703037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MMP / 海洋無脊椎動物 / 阻害剤 / がん / 転移 / 血管新生

【研究成果の概要】

平成16年度の本研究では、1種の海洋無脊椎動物サンプルから、3種の新規MMP2およびMT1-MMP阻害剤を得た(投稿準備中)。また、昨年度の研究で見出した新規MMP2阻害剤ageladine Aは、既存のMMP阻害剤とは全く異なる新しいタイプの阻害剤であることが期待されているため、X線結晶解析により阻害機構を明らかにするべく、結晶化に最適の組み換えタンパク質の作成を試みている。
また、Alphascreen(TM)を用いた、タンパク質-タンパク質相互作用阻害アッセイ法の構築を引き続き行い、組み換えCD44分子とMT1-MMP分子を用いて1pmol程度で相互作用を検出することに成功した。現在、MT1-MMPの相互作用部位であるPEXドメインのみを用いて、さらに高感度検出が可能なアッセイ系の立ち上げを行っている。
さらに、細胞表面に発現しているCD44およびMT1-MMPを標的にした抗体コートしたAlphaビーズを培養細胞に投与し準ところ、細胞の浸潤突起上に結合したビーズが認められたため、生細胞表面上で実際に形成されている複合体の形成および一分子観察を標的にしたアッセイ系の開発も試みている。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】08045063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

antisense / antisense display / nucleoside / ribozyme / liposome / aptamer / アンチセンス / がん / 血管新生 / 薬剤耐性リポソーム / リポソーム / 修飾オリゴヌクレオチド

【研究成果の概要】

(目的)
本研究は、金沢大学と米国・ニューヨーク州立大学バッファロー校、英国・シェフィールド大学との学術交流協定に基づき、3大学が擁する国際的にも屈指のアンチセンスDNA研究陣を結集して、アンチセンスDNAの有機化学・生化学・薬理学・薬剤動態学に関する学際研究を格段に発展させ、特異的メッセンジャーRNAを標的とした各種疾病の新しい診断・治療原理を開発することを目的とする。
平成8-10年度研究は概ね当初計画通り順調に進行し、以下の成果を得た。
(1) 日本側分担者は、(1)がん増殖・浸潤、(2)血管新生、(3)薬剤耐性の阻止に有効と考えられるアンチセンスDNA標品を開発した。また、アンチセンス法を用いた新しい機能性遺伝子スクリーニング法を考案し、Antisense Display法と命名した。さらに、本法をヒト血管内皮細胞を用いたスクリーニングに応用し、血管新生制御に関与すると考えられる新規遺伝子の分離に成功した。
(2) 米国側分担者は、薬物動態力学モデルでの各種低分子製剤の用量-作用連関解明に基づき、修飾リポソームを用いた核酸薬品の高効率デリバリー法の開発に成功した。また、抗インターフェロン活性をもつ短鎖DNAを分離し、そのメカニズムはリガンドの高次構造を変化させるアプタマー作用によることを明らかにした。
(3) 英国側分担者は、加水分解抵抗性のホスホネート修飾オリゴヌクレオチド、抗血液凝固活性をもつヌクレオチド誘導体、Mn^<++>要求性新規ヘアピン型リボザイムの開発に成功した。
(4) 平成8年度には、日本側分担者が米国を訪問してアンチセンス薬品の動態に関する調査研究を行うとともに、英国側分担者が来日してアンチセンスDNA/RNAの化学・生物学に関するセミナーと研究打ち合わせを行った。翌9年度には、日本側代表者が英国を訪問してアンチセンスとリボザイムの化学・医学生物学に関する研究打合せを行うとともに、米国側分担者が来日してリポソームを用いたアンチセンス薬品のデリバリーとアンチセンスDNAのアプタマー作用に関する研究打合せを行った。最終年度には、日米英三国の研究分担者と研究協力者が金沢に集い、アンチセンスDNA/RNAおよびその応用に関する公開ジョイント・セミナーを開催した。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1996 - 1998

【配分額】7,200千円 (直接経費: 7,200千円)