Discovery of anti-mycobacterial drug leads from microbial sources

• Project/Area Number: 18K05464
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 小山 信裕 北里大学, 薬学部, 講師 (60439156)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 抗酸菌 / MAC / 微生物由来化合物 / ケミカルバイオロジー / 標的分子

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、医薬産業において創薬リードとして大きな実績を残してきた微生物由来の化合物に焦点を当て、治療期間の短縮化を実現できる薬効を有し、既存薬の治療効果よりも優れる、薬剤耐性菌にも有効な抗酸菌症の新規治療薬の創製を目的に、これまでの治療上の問題点を克服することを目指す。先行研究により発見したリード候補化合物を基軸に、生化学的、分子遺伝学的な手法を駆使して、病原微生物を用いて、化合物の活性発現に重要な責任分子（標的分子）を同定するなどケミカルバイオロジー研究を中心に、創薬の基盤研究を展開する。
1)探索研究：MAC 症に関して、放線菌及び真菌の培養抽出液（約5600サンプル）の検索から、MSネットワーク手法を駆使して、数種の候補株を見出した。そのうち、放線菌KKMA-0087株の培養液中より、各種クロマトグラフィーにより活性物質（数成分）を単離精製した。またほかの候補株（2種）についても、培養再現性を確認し、活性ピークの特定を行った。
2)ケミカルバイオロジー研究：リード候補化合物（1種）について、Drug affinity responsive target stability（DARTS）法やSolvent-induced protein precipitation（SIP）法を利用して、抗酸菌Mycobacterium　smegmatisのlysateより化合物に親和性を示すタンパク質を検索した結果、脂肪酸合成や分解に関わるタンパク質を同定した。

Research Products

• [Journal Article] Evaluation of anti-mycobacterial compounds in a silkworm infection model with Mycobacteroides abscessus (2020)
  • Author(s): Hosoda K, Koyama N, Hamamoto H, Yagi A, Uchida R, Kanamoto A, Tomoda H.
  • Journal Title: Molecules Volume: 25 Issue: 21 Pages: 4971-4971
  • DOI: 10.3390/molecules25214971
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Quantitative analysis of selective glycosylation of saccharides with aromatic amines (2020)
  • Author(s): Hanai T, Shimada K, Koyama N, Nohara Y.
  • Journal Title: Carbohydr. Res. Volume: 498 Pages: 108171-108171
  • DOI: 10.1016/j.carres.2020.108171
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A new diketopiperazine-like inhibitor of bone morphogenetic protein-induced osteoblastic differentiation produced by marine-derived Aspergillus sp. BFM-0085 (2020)
  • Author(s): Ohte S, Shiokawa T, Koyama N, Katagiri T, Imada C, Tomoda H.
  • Journal Title: J. Antibiot. Volume: 73 Issue: 8 Pages: 554-554
  • DOI: 10.1038/s41429-020-0316-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Penicillic acid congener, a new inhibitor of BMP-induced alkaline phosphatase activity in myoblasts, produced by the fungus Penicillium sp. BF-0343 (2020)
  • Author(s): Koyama N., Otoguro Y., Ohte S., Katagiri T., Tomoda H.
  • Journal Title: Nat. Prod. Communum. Volume: 15 Issue: 9 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1177/1934578x20942653
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Steffimycin E, a new anti-mycobacterial agent against Mycobacterium avium complex, produced by Streptomyces sp. OPMA02852 (2020)
  • Author(s): Koyama Nobuhiro、Shigeno Satoru、Kanamoto Akihiko、Tomoda Hiroshi
  • Journal Title: The Journal of Antibiotics Volume: - Issue: 8 Pages: 581-584
  • DOI: 10.1038/s41429-020-0290-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Discovery of Nosiheptide, Griseoviridin, and Etamycin as Potent Anti-Mycobacterial Agents against Mycobacterium avium Complex (2019)
  • Author(s): Hosoda K, Koyama N, Kanamoto A, Tomoda H
  • Journal Title: Molecules Volume: 24 Issue: 8 Pages: 1495-1495
  • DOI: 10.3390/molecules24081495
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MS network-based screening for new antibiotics discovery (2019)
  • Author(s): Koyama N & Tomoda H
  • Journal Title: J Antibiot Volume: 72 Issue: 1 Pages: 54-56
  • DOI: 10.1038/s41429-018-0109-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 放線菌KKTA-0263株の生産する新規抗MAC剤に関する研究 (2021)
  • Author(s): 曳間歩、供田洋、小山信裕
  • Organizer: 日本薬学会
• [Presentation] 放線菌 KKTA-0263 株が生産する新規抗 MAC 剤に関する研究 (2021)
  • Author(s): 曳間 歩、供田 洋、小山 信裕
  • Organizer: 日本薬学会第141年会
• [Presentation] 真菌由来の oosporein のインフルエンザウイルス cap-snatching 反応阻害活性 (2020)
  • Author(s): 小山信裕、新島綾、増尾詩乃、三尾遥、柴垣芳夫、奥脇暢、供田洋
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] Mycobacterium avium complex の感染細胞モデルを用いた既存薬の評価 (2020)
  • Author(s): 細田莞爾、小山信裕、供田洋
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] 真菌 Penicillium sp. BF-0343 株が産生する骨形成因子シグナル伝達阻害物質に関する研究 (2019)
  • Author(s): 乙黒靖裕、宇都木俊、小山信裕、大手聡、片桐岳信、供田洋
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 天然由来化合物ライブラリーからの Mycobacterium abscessus 症に対する抗菌物質の探索 (2019)
  • Author(s): 加藤航、小山信裕、供田洋
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 海洋由来放線菌 OPMA90031 株が生産する rufomyazine の抗 MAC 活性 (2019)
  • Author(s): 細田莞爾、長井賢一郎、小山信裕、金本昭彦、供田洋
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 微生物代謝産物のネットワークを基盤とした新規天然物の探索 (2018)
  • Author(s): 小山信裕
  • Organizer: 理研シンポジウム 高磁場・高感度NMR利活用促進のための天然物分野シンポジウム2018
  • Invited
• [Presentation] 微生物資源からの抗酸菌症治療薬の開拓 (2018)
  • Author(s): 小山信裕
  • Organizer: 第101回日本細菌学会関東支部総会 シンポジウム１ 結核・非結核性抗酸菌症研究の新しい展開
• [Patent(Industrial Property Rights)] ビフィドバクテリウム属細菌の線毛形成誘導用の組成物 (2019)
  • Inventor(s): 大澤朗、西山啓太、岡田信彦、小山信裕、向井孝夫、供田洋ら
  • Industrial Property Rights Holder: 大澤朗、西山啓太、岡田信彦、小山信裕、向井孝夫、供田洋ら
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2019-036309
  • Filing Date: 2019
• [Patent(Industrial Property Rights)] 骨代謝阻害活性を有する新規化合物及びその製造方法 (2018)
  • Inventor(s): 供田 洋、小山 信裕、大手 聡、片桐 岳信
  • Industrial Property Rights Holder: 供田 洋、小山 信裕、大手 聡、片桐 岳信
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-231377
  • Filing Date: 2018