【研究領域課題番号】20H00504 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

免疫シグナル伝達 / 炎症 / 腫瘍免疫 / 自然免疫受容体 / サイトカイン / 恒常性維持 / TCTP / がん / DAMPs / 核酸 / HMGB1 / 自己免疫疾患 / 免疫原性核酸 / DAMP / 疾患

【研究成果の概要】

本研究の目的は、自己由来分子による炎症・免疫応答の調節機構を解明し、その破綻としての各種疾患の発症についての理解を深めることにある。死細胞やスト レスを受けた細胞からダメージ関連分子パターン(Damage-associated molecular patterns; DAMPs)と呼ばれる自己由来分子が放出され、それらが炎症・免疫系を調節することが注目されつつある。しかしながらその本体や作用機構には未知の点が多い。申請者らは、代表的なDAMPであるHMGB1(High-mobility group box-1 protein)の機能解析を推進するとともに、TCTP(Translationally-controlled tumor protein)やU11 small nuclear RNA(U11 snRNA)をはじめとする新規DAMP分子群を独自に同定している。本年度において、細胞外HMGB1の機能を解析するため、恒常的にHMGB1を細胞外に放出させる仕組みを組み込んだコンディショナルノックインマウスを作成し、交配を進めている。また、細胞外に放出されたTCTPが腫瘍微小環境中に骨髄由来免疫抑制細胞（PMN-MDSCs）をリクルートし、抗腫瘍免疫応答を抑制することを突き止めた。従って、細胞外TCTPは腫瘍増殖を促進することを明らかにした。またさらに、TCTPに対する阻害剤の投与により腫瘍増殖が抑制されることも見出した。このように新規DAMPとしてTCTPの解析を進める一方、免疫応答制御に関わる新たなDAMPsについて同定と解析も進めた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)

【研究領域課題番号】18K07167 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

HMGB1 / 自然免疫 / 腫瘍 / 炎症 / 好中球 / DAMPs / 自然免疫受容体 / がん / 死細胞

【研究成果の概要】

本研究においてHMGB1による好中球遊走メカニズムの詳細と炎症性疾患の病態におけるHMGB1の重要性について検討を進めた。HMGB1と強く結合しその作用を阻害するオリゴ核酸ISM ODNをConA誘導性肝炎モデルマウスに投与したところ、肝臓への好中球の浸潤が顕著に阻害された。また、ISM ODNの投与により腫瘍の増大も抑制された。HMGB1による好中球の遊走促進作用は、炎症の促進、腫瘍の増大に関連している可能性が示唆された。また、in vivoでの好中球遊走作用をさらに検討するため、恒常的にHMGB1を細胞外に放出する系を作成し、このコンストラクトを発現するノックインマウスを作成した。

【研究の社会的意義】

HMGB1は炎症疾患病態を増悪するDAMPsの代表的な分子の一つとして捉えられている。HMGB1に対する阻害剤や中和抗体が多数作成され、実際に種々の病態を抑制することも報告されているが、HMGB1が実際にどのように炎症を促進しているのか、そのメカニズムには未だ不明な点が多い。本研究の結果から、HMGB1は好中球の遊走を介して炎症を促進する可能性が示唆された。実際、HMGB1を阻害すると、マウス肝炎モデルおよび腫瘍モデルにおいて好中球の炎症部位への浸潤が阻害された。HMGB1を標的とした治療法の開発において、好中球の割合が指標になる可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【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】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】免疫学

【研究領域課題番号】15H05787 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

免疫シグナル伝達 / 恒常性維持 / 自然免疫 / 炎症 / 自然免疫受容体 / HMGB1 / がん / 自己免疫疾患 / 免疫原性核酸 / DAMP / 炎症・がん

【研究成果の概要】

生体の恒常性維持における免疫応答の役割の解明と、免疫応答制御による疾患予防・治療基盤の確立を目指し、自己由来免疫制御分子および独自に取得した免疫干渉低分子化合物の二つのアプローチにより研究を推進した。本研究において、炎症性疾患やがんの病態制御に関与する複数の自己由来分子を新規に同定し、さらに、それらを標的とする低分子化合物が疾患病態を抑制することを明らかとした。本成果から、疾患の予防・治療において、自己由来分子群を標的とした制御という新機軸の導入が期待される。

【研究の社会的意義】

本研究により、自己由来分子に対して免疫系が如何なる仕組みで応答するのか、それが生体の恒常性維持機構及びその変容や破綻においてどのような意義があるのか、といった基本的命題に新たな知見をもたらした。HMGB1やU11snRNA、SP-Dなど、免疫、がんの病態制御に関与する自己分子を複数同定し、その機能を解明した。また、それらの自己分子のいくつかに対して、低分子化合物やデコイオリゴ等を独自に取得し、それらが疾患病態を抑制することも見出した。従って本研究の成果は、恒常性維持機構または破綻の分子レベルでの理解、及び、新規治療標的分子の提示に貢献するものである。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】171,990千円 (直接経費: 132,300千円、間接経費: 39,690千円)

【研究分野】ケミカルバイオロジー

【研究領域課題番号】26350975 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

NF-kappa B / 分子デザイン / 天然物 / がん / 転移 / 炎症 / DHMEQ / desmal / 阻害剤 / スクリーニング / 分子標的 / SEMBL / 放線菌 / (-)-DHMEQ / Exo-ene EQ

【研究成果の概要】

転移の抑制剤は副作用の少ない抗がん剤として期待される。私たちの発見したNF-kappa B阻害剤DHMEQは動物実験で多くの疾患モデルを抑制するが、不安定性の問題点がある。今回、より安定で、新規骨格のDHMEQ誘導体SEMBLをデザイン・合成した。SEMBLは卵巣がん細胞の遊走・浸潤をDHMEQよりより強く抑制した。（2017論文発表）。植物の葉から得られる新規フラボノイドdesmalもNF-kappa Bを阻害し、卵巣がん細胞の遊走・浸潤を阻害することを見出した（2016論文発表）。これらの化合物は転移の機構解析や新しい抗がん剤のシードとして有用と考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】獣医学

【研究領域課題番号】25252049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん / 脂質 / 炎症 / プロスタグランジン / 免疫 / 薬理学 / 免疫学 / 癌

【研究成果の概要】

骨髄由来サプレッサー細胞（MSDC）は癌の増殖に伴って誘導される、未分化な細胞集団であり、炎症を抑える因子として注目されている。しかし、その性状は明らかにされていなかった。本研究において、申請者は癌の増殖によって誘導されるMDSCが、炎症抑制物質であるプロスタグランジンD2（PGD2）を産生することで、癌の増殖や転移を制御する働きを持つことをマウスモデルを用いて証明した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-05-31 - 2017-03-31

【配分額】41,600千円 (直接経費: 32,000千円、間接経費: 9,600千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】25670191 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胃癌 / 糖鎖 / 炎症 / サイトカイン / ダブルノックアウトマウス / ゲノム編集 / 遺伝子改変マウス / IL-33シグナル / 癌 / ノックアウトマウス

【研究成果の概要】

腺粘液に特異的なαGlcNAcを欠損したA4gntノックアウト(KO)マウスは分化型胃癌を自然発症する。本研究では胃癌発生におけるIL-33/ST2シグナルの役割を明らかにする為、A4gnt KOマウスとST2を欠損したIl1rl1 KOマウスを交配し、A4gnt/Il1rl1 ダブルKO(DKO) マウスを作出した。10週齢のA4gnt KOマウスとA4gnt/Il1rl1 DKOマウスの比較で胃粘膜に差異は認められなかったが、後者は前者に比べてIl33、Fgf7、Ccl2、Grem1、Arg1が有意に低下しており、IL-33/ST2シグナルは向腫瘍性炎症を制御している可能性が示された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

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

【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】発がん

【研究領域課題番号】22300317 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / 動物 / 炎症

【研究成果の概要】

炎症発癌のメカニズムを担うシグナル伝達系の一つとして重要と考えられ、かつ治療ターゲットとして有力な候補である NF-KB 活性化の消化器癌との関与および治療の可能性について検討した。多くの消化器癌でその活性化が認められるが、その中でも胃癌、膵臓癌の動物モデルおよび細胞を用いた基礎的検討において NF-KB 活性化は重要な悪性化因子であり、治療のターゲットになる可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】18390033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

PGE_2 / PGE合成酵素 / ノックアウトマウス / 癌 / 炎症 / アラキドン酸代謝 / シクロオキシゲナーゼ / ホスホリパーゼA_2

【研究成果の概要】

本研究では、多彩な生物活性を有するアラキドン酸代謝物のうち、最も広範な組織で産生されるPGE_2を生合成する酵素mPGES-1に着目し、ノックアウトマウスを用いて病態との関連を解析した。
1. mPGES-1と癌:mPGES-1を過剰発現した肺癌細胞株(LLC)をマウスに皮下移植すると局部腫瘍が増大し、静脈内投与すると肺転移が増加した。逆に、mPGES-1をノックダウンしたLLC細胞をマウスに投与した場合には腫瘍の形成が低下した。mPGES-1ノックアウトマウスにLLC細胞を移植すると、対照マウスと比べて腫瘍の進行と転移、およびそれに伴う血管新生が抑制された。さらに、mPGES-1ノックアウトマウスに発癌物質アゾキシメタンを経口投与すると大腸癌の発生が対照マウスと比べて顕著に低下した。
2. mPGES-1と炎症:カラゲナンやチオグリコレートの腹腔内投与によって惹起される腹膜炎モデルにおいて、mPGES-1ノックアウトマウスでは炎症細胞の浸潤が対照マウスと比べて有意に低下した。
3. mPGES-1と骨修復:大腿骨圧迫骨折モデルにおいて、mPGES-1ノックアウトマウスでは骨折部の治癒が対照マウスと比べて有意に遅延した。LPS投与や卵巣除去により誘導される骨量低下は本ノックアウトマウスと対照マウスの間で差が見られなかった。
4. mPGES-1と消化管粘膜保護:デキストラン硫酸誘導大腸炎モデルをmPGES-ノックアウトマウスに施行すると、対照マウスと比べて大腸粘膜の損傷、炎症性サイトカインの発現が増悪した。
以上の結果より、mPGES-1を特異的に阻害する薬物の創薬は新しい抗癌剤、抗炎症薬として期待される。一方で、骨折治癒の遅延や消化管潰瘍などの副作用が生じる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】17,520千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 2,220千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】15390031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

PGE_2 / PGE_2合成酵素 / シクロオキシゲナーゼ / アラキドン酸代謝 / ノックアウトマウス / 炎症 / 癌 / 解熱鎮痛抗炎症薬 / プロスタグランジンE2 / PGE合成酵素 / 潰瘍性大腸炎 / 生殖 / 抗炎症薬 / RGE_2合成酵素 / 免疫組織化学 / PGE2 / PGE2合成酵素

【研究成果の概要】

本研究では、哺乳動物に存在する3種類のPGE_2合成酵素(mPGES-1,mPGES-2,cPGES)の細胞および個体レベルでの機能を明らかにすることを目的とした。mPGES4は刺激誘導性の核膜酵素であり、培養細胞において二種のシクロオキシゲナーゼ(COX)分子種のうち誘導型のCOX-2と比較的選択的に機能的にカップリングしてPGE_2を産生した。mPGES-2は構成的に発現しているゴルジ膜酵素で、N末端の限定分解により細胞質に遊離し、常在型のCOX-1および誘導型のCOX-2の両者とカップリングしてPGE_2を産生した。cPGESは細胞質に構成的に発現しており、Hsp90との会合およびカゼインキナーゼ2によるリン酸化による活性制御を受け、COX-1依存的にPGE_2を産生した。mPGES-1ノックアウトマウスは通常飼育下では正常に発育し、繁殖にも異常は見られなかったが、痛覚モデルや炎症性肉芽形成モデル、炎症性関節炎モデル、癌の増殖転移モデルなどにおいて野生型マウスと比較して軽度の表現型を示し、炎症や癌などの病態に関わるPGE_2の産生に寄与する主要PGES分子種であることがわかった。一方潰瘍性大腸炎モデルでは、mPGES-1ノックアウトマウスは野生型マウスと比較して症状の増悪傾向が観察され、消化管粘膜保護に関わるPGE_2産生にも本酵素が関与することが示唆された。したがってmPGES-1を阻害する化合物は新規の解熱鎮痛抗炎症薬あるいは抗腫瘍薬として期待される反面、消化管潰瘍などの副作用が生じる可能性が懸念される。cPGESノックアウトマウスは出生直前の時期に致死となった。本マウスでは皮膚や肺など一部の臓器に分化異常が生じており、これらの臓器中のPGE_2量は顕著に減少していた。一方、心臓や肝臓などの見かけ上障害を生じていない臓器のPGE_2量は野生型マウスとほぼ同程度であった。しかしながら、これまでにPGE_2の産生に関わる代謝系上流の酵素やPGE_2受容体のノックアウトマウスに同様の表現型は報告されておらず、cPGESノックアウトマウスの激しい表現型はPGESとしての機能以外のメカニズムの欠損により発症している可能性が高いものと考えている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】15,300千円 (直接経費: 15,300千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】14207098 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホスホリパーゼ / リン脂質 / アラキドン酸代謝 / ノックアウトマウス / トランジェニックマウス / リポ蛋白質 / 生活習慣病 / 炎症 / ホスホリパーゼA_2 / トランスジェニックマウス / アラキドン酸 / PGE_2 / 免疫組織化学 / アデノウイルス / リゾホスファチジルコリン / 肺サーファクタント / 癌 / ホスホリパーゼA2 / PGE2 / 肺炎 / リウマチ / 雄性生殖器 / 分泌性PLA2 / 細胞質PLA2 / Ca2+非依存的PLA2

【研究成果の概要】

本研究では、哺乳動物に20種類以上存在するPLA_2の各分子種の機能を解明し、これを体系化することを目的としている。本年度は、前年度の研究の流れを更に発展させ、組織特異的に発現しているsPLA_2分子種の固有の機能について、トランスジェニック(Tg)およびノックアウト(KO)マウスを用いて検討を行った。
1.sPLA_2-Xの生体内機能の解析:sPLA_2-X KO (X-KO)マウスでは野生型マウスと比較して末梢性痛覚刺応答が有意に低下することを見いだした。逆に、sPLA_2-X Tg (X-Tg)マウスは痛覚過敏を呈した。また、抗sPLA_2-X抗体による免疫組織化学染色において、野生型マウスの脊髄後根神経節および座骨神経に陽性所見が認められた。これらのことから、末梢神経線維に発現しているsPLA_2-Xが何らかの機構で神経応答を調節しているものと考えられた。
2.sPLA_2-IIIの生体内機能の解析:sPLA_2-III Tg (III-Tg)マウスでは血漿リポ蛋白質の組成変化が起こり、HDLが減少し、変性LDLが生じていた。免疫組織化学染色の結果、sPLA_2-IIIはヒトおよびアポE欠損マウスの動脈硬化巣に発現していた。更に、III-Tgを高脂肪食負荷に処すると肥満を呈し、解剖学的には皮下脂肪の蓄積と脂肪肝が顕著であった。以上のことから、sPLA_2-IIIの過剰発現は生活習慣病様の症状を誘導するものと考えられた。またIII-Tgではアレルギー反応が充進し、さらに加齢に伴い脾臓肥大と皮膚炎を自然発症することも明らかとなった。これらの表現型の妥当性を検証するためにsPLA_2-III KOマウスの作製を試み、ごく最近ホモ欠損マウスを得ることに成功した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2005

【配分額】49,920千円 (直接経費: 38,400千円、間接経費: 11,520千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】13557046 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロプラズマ / 低温プラズマ / 内視鏡 / 薬剤 / 生理活性物質 / 炎症 / 癌 / 低音プラズマ / 生理活性物資

【研究成果の概要】

今回の研究は生体内で利用可能なマイクロプラズマ生成装置を新たに開発し、超高周波により生成された低温プラズマを生体内で炎症抑制、組織修復、細菌除去および選択的な腫瘍破壊などの治療に応用する技術を開発することにある。特に、flexibleなmulti-task型マイクロプラズマ生成装置を開発することで、内視鏡を通じて生体内各種臓器へ自在に挿入することを可能とし、生体内で低温プラズマを生成しこれを組織表面に接触させて、種々の治療および診断に応用する技術の開発を目的とした。本年度の研究では、昨年度に開発化されたVHF(very high frequency)を用いることにより、任意の微粒子を含むガス分子を原料とする高密度低温プラズマを生成する技術に改良を加えた。これにより、VHF低温プラズマの低電圧維持特性を生かし、生体内で組織破壊が少ないばかりでなく、より効率的にプラズマを生体組織表面に接触させうる事が確認された。更に慶應義塾大学理工学部との共同により、径1mm以下のflexibleなmulti-task型マイクロプラズマ生成装置を開発中であり、試作に成功した。現在、粘膜表面の診断法の開発と治療応用に応用し、生理活性物質や炎症惹起遺伝子および発癌遺伝子産物(NS5A、1-8U、LHK)に対する抑制物質、抗体等をプラズマに組み込むことにより、これを組織表面に接触させて、種々の治療および診断に応用するべく、改良を加えている。また将来的にプラズマ化した薬剤を内視鏡下で粘膜表面に散布することで、確実な診断や効率的な細菌の除去が可能となり、その開発意義が大きいため、現在これに関しても試作中である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】13,700千円 (直接経費: 13,700千円)