カスパーゼ１活性化のアウトプットを制御する分子機構およびその生理的意義の解明

• Project/Area Number: 14J12382
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General medical chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 劉 霆 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: インフラマソーム / カスパーゼ１ / lapatinib / パイロトーシス / IL-1β / 炎症性細胞死 / 非定型分泌 / 慢性炎症

Outline of Annual Research Achievements

カスパーゼ１はマクロファージなどの免疫細胞において、様々なストレスに応答し形成されるタンパク質複合体インフラマソーム内で活性化し、炎症性サイトカインIL-1bの分泌および炎症性細胞死の実行を制御している。これまでの研究からカスパーゼ１活性化の制御機構については多くの知見が蓄積されてきたが、活性化カスパーゼ１がその２つのアウトプットを制御する分子機構、あるいは臨床応用が可能となり得る化合物による制御機構はほとんどわかっていなかった。そこで私は、カスパーゼ１の活性化を単一細胞レベルで可視化可能なFRETプローブを用いたライブイメージングシステムと化合物ライブラリーを組み合わせたスクリーニング系を駆使してこれらの制御機構解明に取り組んだ。
今年度は、前年度のスクリーニングにより同定した化合物群がインフラマソーム経路に与える効果をより詳細に検討したところ、EGFR・Her2阻害剤であるlapatinibがNLRP3インフラマソーム経路を抑制することを見出した。また、lapatinibがもつこの効果はEGF-EGFR経路の阻害を介していないことも明らかにした。そこで、lapatinibのoff-targetとして報告されているprotein disulfide isomerase (PDI)について検討したところ、PDI阻害剤である16F16がNLRP3インフラマソーム経路を抑制することを見出した。また、lapatinibと16F16の同時投与により、互いに単独投与時に比べ、NLRP3インフラマソーム活性化抑制効果を増強したことから、２つの化合物は部分的に相補的な効果を発揮している可能性が示唆された。これらの化合物は、これまでにない新たな機構でNLRP3インフラマソームを制御している可能性があり、インフラマソームが関与する様々な炎症性疾患の新たな治療戦略の基礎となることが期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Single-Cell Imaging of Caspase-1 Dynamics Reveals an All-or-None Inflammasome Signaling Response. (2014)
  • Author(s): Liu, T., Yamaguchi, Y., Shirasaki, Y., Shikada, K., Yamagishi, M., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto, K., Suzuki, T., Kuranaga, E., Ohara, O., Miura, M.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 8 Issue: 4 Pages: 974-982
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.07.012
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Single-cell analysis reveals the digital response of inflammasome-caspase-1 signaling. (2015)
  • Author(s): Liu, T., Yamaguchi, Y., Shirasaki, T., Shikada, K., Yamagishi, M., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto, K., Suzuki, T., Kuranaga, E., Ohara, O., and Miura, M.
  • Organizer: Japan Australia Meeting on Cell Death
  • Place of Presentation: Melbourne, Australia
  • Year and Date: 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Live-imaging of caspase-1 activation reveals an all-or-none response of inflammasome signaling. (2014)
  • Author(s): Liu, T., Yamaguchi, Y., Shirasaki, T., Shikada, K., Yamagishi, M., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto, K., Suzuki, T., Kuranaga, E., Ohara, O., and Miura, M.
  • Organizer: The International Symposium on Mechanisms of Innate Immunity, Cell Death and Inflammation
  • Place of Presentation: Ghent, Belgium
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-26
• [Presentation] カスパーゼ１活性の可視化から明らかになったインフラマソーム活性化様式. (2014)
  • Author(s): Liu, T., Yamaguchi, Y., Shirasaki, T., Shikada, K., Yamagishi, M., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto, K., Suzuki, T., Kuranaga, E., Ohara, O., and Miura, M.
  • Organizer: 第19回 日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-08-08 – 2014-08-09