第３世代の閉塞性肺疾患モデルを用いた新規創薬ターゲットの探索及びその評価

• Project/Area Number: 15J09420
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied pharmacology
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 亀井 竣輔 熊本大学, 生命科学研究部, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 閉塞性肺疾患 / 亜鉛 / スプライシング / lncRNA / 粘液 / 炎症 / 閉塞性肺疾患モデル / 亜鉛輸送 / 炎症・過剰粘液産生 / 第3世代βENaC-Tgマウス / 亜鉛トランスポーターZIP2 / スプライシング異常 / トランスクリプトームアレイ / ZIP2欠損気道上皮細胞 / ZIP2過剰発現気道上皮細胞

Outline of Annual Research Achievements

採用者は，本分野が確立した閉塞性肺疾患モデルマウスから見出した，亜鉛トランスポーターZIP2のスプライシング異常と亜鉛輸送異常に関しての解析を行うと同時に，トランスクリプトーム解析から見出した非コード長鎖RNA（lncRNA）に関する検討を行った．
①　閉塞性肺疾患の気道上皮ではZIP2に加えて，ZIP4 / ZIP8 / ZIP10 / ZIP14などの亜鉛トランスポーターが，ZIP2と協調することで細胞内亜鉛量減少にはたらき，これが閉塞性肺疾患の主徴である粘液過剰産生に影響することを明らかにした．また，ZIP2スプライシングバリアント，ΔC-ZIP2タンパク質がZIP2の機能非依存的にβENaCの転写や活性を亢進することを明らかにした．βENaCの機能亢進は亜鉛量減少同様，粘液過剰産生を引き起こす因子であることから，ZIP2スプライシング異常を中心に閉塞性肺疾患の粘液産生制御メカニズムの一端を解明することができた．
②　上記の発見を踏まえ，閉塞性肺疾患モデルマウスに対して，細胞内亜鉛量減少を標的に，臨床においても亜鉛補給に用いられるポラプレジンク投与による亜鉛補給実験を行った．その結果，ポラプレジンクの投与が上記モデルの肺気腫病態を一部改善することを明らかにした．
③　病態モデルの気道上皮細胞から同定した，linc-SUMF1-2というlncRNAが数多くの遺伝子発現を調節することが明らかになった．また，linc-SUMF1-2によって制御を受ける因子には，炎症や細胞増殖等に関わる因子が含まれ，閉塞性肺疾患における気道上皮の炎症や異形成にlinc-SUMF1-2が重要な役割を持つことが示された．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ジョージア州立大学/カリフォルニア大学サンフランシスコ校(米国)
• [Journal Article] Zinc Deficiency via a Splice Switch in Zinc Importer ZIP2/SLC39A2 Causes Cystic Fibrosis-Associated MUC5AC Hypersecretion in Airway Epithelial Cells (2018)
  • Author(s): Kamei S, Fujikawa H, Nohara H, Ueno-Shuto K, Maruta K, Nakashima R, Kawakami T, Matsumoto C, Sakaguchi Y, Ono T, Suico MA, Boucher RC, Gruenert DC, Takeo T, Nakagata N, Li JD, Kai H, Shuto T.
  • Journal Title: EBioMedicine. Volume: 27 Pages: 304-316
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2017.12.025
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 閉塞性肺疾患モデル細胞・マウスにおける細胞内亜鉛の役割とその調節異常 (2017)
  • Author(s): 亀井 竣輔，首藤 剛
  • Journal Title: 亜鉛栄養治療 Volume: 8 Pages: 19-24
  • NAID: 40021576720
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pharmacological and genetic reappraisals of protease and oxidative stress pathways in a mouse model of obstructive lung diseases. (2016)
  • Author(s): Shuto T, Kamei S, Nohara H, Fujikawa H, Tasaki Y, Sugahara T, Ono T, Matsumoto C, Sakaguchi Y, Maruta K, Nakashima R, Kawakami T, Suico MA, Kondo Y, Ishigami A, Takeo T, Tanaka KI, Watanabe H, Nakagata N, Uchimura K, Kitamura K, Li JD, Kai H.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 39305-39305
  • DOI: 10.1038/srep39305
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 気道上皮細胞における亜鉛取り込み輸送体ZIP2の新規スプライススイッチと亜鉛量変化に伴う粘液・炎症病態の制御 (2017)
  • Author(s): 亀井 竣輔，首藤 恵子, 藤川 春花，丸田 かすみ，野原 寛文，中嶋 竜之介，松本 千鶴，坂口 由起，Mary Ann Suico，甲斐 広文，首藤 剛
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎・長崎ブリックホール・長崎新聞文化ホールアストピア
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] 上皮型Na＋チャネル過剰発現気道上皮細胞の分子生物学的表現型解析：嚢胞性線維症・COPDのモデル細胞となりうるか？ (2017)
  • Author(s): 亀井 竣輔、野原 寛文、川上 太聖、松本 千鶴、坂口 由起、首藤 恵子、Mary Ann Suico、甲斐 広文、首藤 剛
  • Organizer: 第12回トランスポーター研究会年会
• [Presentation] LNC-SOX4-2:1 LINKS CFTR DYSREGULATION AND TLR2 UP-REGULATION IN AIRWAY EPITHELIAL CELLS (2017)
  • Author(s): S. Kamei, K. Maruta, H. Nohara, H. Fujikawa, R. Nakashima, K. Ueno-Shuto, Y. Tasaki, MA. Suico, DC. Gruenert, H. Kai, T. Shuto
  • Organizer: 31st Annual North American Cystic Fibrosis Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel splicing switch of zinc importer ZIP2 in airway epithelial cells that controls the mucus hypersecretory and inflammatory phenotypes of obstructive lung diseases (2016)
  • Author(s): 亀井 竣輔，Mary Ann Suico，甲斐 広文，首藤 剛
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神奈川・パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Invited
• [Presentation] 閉塞性肺疾患の気道上皮における亜鉛トランスポーターZIP2の発現制御異常 (2016)
  • Author(s): 亀井 竣輔
  • Organizer: 第2回呼吸器基礎研究を加速するための若手研究会議：第56回日本呼吸器学会学術講演会細胞・分子生物学学術部会
  • Place of Presentation: 京都・国立京都国際会館
  • Year and Date: 2016-04-08
• [Presentation] 嚢胞性線維症の原因遺伝子 CFTR の機能に依存した lncRNA の発現変動とその機能解析 (2016)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 首藤 剛, 丸田 かすみ, 藤川 春花, 野原 寛文, 中嶋 竜之介, 田崎 幸裕, 首藤 恵子, Mary Ann Suico, 甲斐 広文
  • Organizer: 第136回日本薬学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] 亜鉛トランスポーターZIP2の新規スプライスアイソフォームによる嚢胞性繊維症の肺病態形成機構 (2016)
  • Author(s): 首藤 剛, 亀井 竣輔, 首藤 恵子, スイコ メリーアン, 甲斐 広文
  • Organizer: 第93回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2016-03-22
  • Invited
• [Presentation] 新規閉塞性肺疾患モデルマウスから見出した亜鉛トランスポーターの発現制御異常 (2016)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 首藤 剛, 甲斐 広文
  • Organizer: 第89回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
  • Year and Date: 2016-03-09
  • Invited
• [Presentation] A novel splicing variant of zinc transporter ZIP2 controls the pathology of CF and CF-like airway diseases (2015)
  • Author(s): S. Kamei, T. Shuto, K. Shuto, H. Fujikawa, K. Maruta, H. Nohara, R. Nakashima, M. Suico, D.C. Gruenert, H. Kai
  • Organizer: 2015 Cell Biology ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Diego, CA
  • Year and Date: 2015-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 嚢胞性繊維症の気道上皮において発現変動する機能未知IncRNAの解析 (2015)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 首藤 剛, 丸田 かすみ, 野原 寛文, 藤川 春花, 中嶋 竜之介, 田崎 幸裕, 首藤 恵子, Mary Ann Suico, 甲斐 広文
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会（BMB2015）
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 閉塞性肺疾患モデルにおける亜鉛トランスポーターZIP2の新規スプライシングアイソフォーム発現に関する解析 (2015)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 首藤 剛, 首藤 恵子, 藤川 春花, 丸田 かすみ, 野原 寛文, 中嶋 竜之介, 松本 千鶴, 坂口 由起, Mary Ann Suico, 甲斐 広文
  • Organizer: 第37回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学薬学部（熊本）
  • Year and Date: 2015-11-19
• [Presentation] A novel splicing variant of zinc transporter ZIP2 controls the pathology of CF and CF-like airway diseases (2015)
  • Author(s): S. Kamei, T. Shuto, K. Ueno-Shuto, H. Fujikawa, K. Maruta, H. Nohara, R. Nakashima, C. Matsumoto, Y. Sakaguchi, M. Suico, D.C. Gruenert, H. Kai
  • Organizer: International Symposium on Chronic Inflammatory Diseases 2015
  • Place of Presentation: Kumamoto, Japan
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CFTR-dependent dysregulation of specific lncRNAs with unknown function in cystic fibrosis airway epithelial cells (2015)
  • Author(s): S. Kamei, K. Maruta, T. Shuto, H. Fujikawa, H. Nohara, R. Nakashima, Y. Tasaki, K. Ueno-Shuto, M. Suico, D.C. Gruenert, H. Kai
  • Organizer: International Symposium on Chronic Inflammatory Diseases 2015
  • Place of Presentation: Kumamoto, Japan
  • Year and Date: 2015-10-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 閉塞性肺疾患モデルにおける亜鉛トランスポーターZIP2の新規スプライシングアイソフォーム発現上昇とその意義 (2015)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 首藤 剛, 首藤 恵子, 藤川 春花, 野原 寛文, 丸田 かすみ, 松本 千鶴, 坂口 由起, Mary Ann Suico, 甲斐 広文
  • Organizer: 第8回トランスポーター研究会九州部会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学医学部鶴陵会館（鹿児島）
  • Year and Date: 2015-07-18
• [Presentation] 嚢胞性線維症の気道上皮における機能未知IncRNAの発現変動 (2015)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 丸田 かすみ, 首藤 剛, 野原 寛文, 藤川 春花, 中嶋 竜之介, 首藤 恵子, Mary Ann Suico, 甲斐 広文
  • Organizer: 第8回トランスポーター研究会九州部会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学医学部鶴陵会館（鹿児島）
  • Year and Date: 2015-07-18
• [Presentation] 閉塞性肺疾患モデルにおける亜鉛トランスポーターZIP2の新規スプライシングアイソフォーム発現上昇とその意義 (2015)
  • Author(s): 亀井 竣輔, 首藤 剛, 首藤 恵子, 藤川 春花, 野原 寛文, 丸田 かすみ, 松本 千鶴, 坂口 由起, Mary Ann Suico , 甲斐 広文
  • Organizer: 第10回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学（東京）
  • Year and Date: 2015-06-20
• [Remarks] 熊本大学大学院 薬学教育部 遺伝子機能応用学分野
  • URL: http://molmed730.org/index.html
• [Remarks] 熊本大学 博士課程教育リーディングプログラム HIGO program
  • URL: http://higoprogram.jp/
• [Remarks] 熊本大学大学院 薬学教育部 遺伝子機能応用学研究室
  • URL: http://molmed730.org/
• [Remarks] 熊本大学薬学部 / 大学院薬学教育部
  • URL: http://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/
• [Remarks] 熊本大学 博士課程教育リーディングプログラム HIGOプログラム
  • URL: http://higoprogram.jp/