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Elucidation of vitamin D actions using genetically modified rats and application of vitamin D analogs to medical drugs

Research Project

Project/Area Number 19H02889
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
Research InstitutionToyama Prefectural University

Principal Investigator

SAKAKI TOSHIYUKI  富山県立大学, 工学部, 研究員 (70293909)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 橘高 敦史  帝京大学, 薬学部, 教授 (00214833)
生城 真一  富山県立大学, 工学部, 教授 (50244679)
安田 佳織  富山県立大学, 工学部, 講師 (70707231)
西川 美宇  富山県立大学, 工学部, 助教 (90749805)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
KeywordsビタミンD / ビタミンD受容体 / ゲノム編集 / シトクロムP450 / 作用メカニズム / 疾患モデル動物 / ビタミンD代謝酵素 / くる病 / 遺伝子治療 / アデノウイルスベクター / ビタミンD誘導体 / 医薬品 / 乾癬
Outline of Research at the Start

ビタミンDの作用は多様であるが、最近、1α,25-ジヒドロキシビタミンD3(1,25D3)の「VDRに依存しない作用」や25D3の「VDR依存性作用およびVDR非依存性作用」、さらには「リガンドを必要としないVDRの作用」の存在が示唆された。申請者はゲノム編集により、CYP27B1、CYP24A1、あるいはVDR遺伝子を欠損あるいは改変したラットを作製した。本研究では新たにERp57遺伝子欠損ラットやリガンド結合能の無い変異型VDRラットを作製し、ビタミンDの生理作用を総合的に理解するとともに、遺伝子改変ラットを評価系として骨粗鬆症や癌の治療薬となるビタミンD誘導体の開発を試みる。

Outline of Final Research Achievements

Rats expressing mutant VDR (H301Q) or VDR (R270L) / (H301Q) were prepared by the genome editing method, and their physiological properties were compared with existing mutant VDR (R270L) and VDR gene-deficient (VDR-KO) rats. As a result of detailed analysis of the effects of vitamin D and vitamin D receptors on bone formation, hair follicle formation, etc., it was clarified that ligand-unbound VDR is required for hair follicle formation. In addition, among the newly synthesized vitamin D derivatives, we have found several compounds that show a higher therapeutic effect on psoriasis than existing vitamin D derivatives. Furthermore, we showed the effectiveness of gene therapy using a VDR-expressing adenovirus vector for alopecia in VDR-KO rats.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ゲノム編集法により作製した複数種の遺伝子改変ラットの性状比較によりビタミンDおよびビタミンD受容体の作用メカニズムについて多くの新たな知見が得られ、II型くる病や乾癬の治療薬の開発につながる成果が得られた。また、治療法が存在しないII型くる病の脱毛に対し遺伝子治療やゲノム編集治療が有効であることを示した。これらの研究成果を国内外の多くの学会や多数の論文で公表したところ、きわめて高い評価を受けた。本研究成果の学術的意義および社会的意義はきわめて大きいと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (65 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 7 results) Presentation (46 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Novel DNA Aptamer for CYP24A1 Inhibition with Enhanced Antiproliferative Activity in Cancer Cells2022

    • Author(s)
      Biyani Madhu、Yasuda Kaori、Isogai Yasuhiro、Okamoto Yuki、Weilin Wei、Kodera Noriyuki、Flechsig Holger、Sakaki Toshiyuki、Nakajima Miki、Biyani Manish
    • Journal Title

      ACS Applied Materials, and Interfaces

      Volume: 14 Issue: 16 Pages: 18064-18078

    • DOI

      10.1021/acsami.1c22965

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    • Author(s)
      Takita Teisuke、Sakuma Hiro、Ohashi Ren、Nilouyal Somaye、Nemoto Sho、Wada Moeka、Yogo Yuya、Yasuda Kaori、Ikushiro Shinichi、Sakaki Toshiyuki、Yasukawa Kiyoshi
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 86 Issue: 4 Pages: 444-454

    • DOI

      10.1093/bbb/zbac019

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    • Author(s)
      Mendoza, A., Takemoto, Y., Cruzado, KT., Masoud, SS., Nagata, A., Tantipanjaporn, A., Okuda, S., Kawagoe, F., Sakamoto, R., Odagi, M., Mototani, S., Togashi, M., Kawatani, M., Aono, H., Osada, H., Nakagawa, H., Higashi, T., Kittaka, A., Nagasawa, K., Uesugi, M.
    • Journal Title

      Cell Chem Biol.

      Volume: 29 Issue: 4 Pages: 660-669

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2021.08.008

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    • Author(s)
      Mizumoto Yuka、Sakamoto Ryota、Nagata Akiko、Sakane Suzuka、Kittaka Atsushi、Odagi Minami、Tera Masayuki、Nagasawa Kazuo
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 69-69

    • DOI

      10.3390/biom12010069

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    • Author(s)
      Kawagoe Fumihiro、Mototani Sayuri、Yasuda Kaori、Mano Hiroki、Sakaki Toshiyuki、Kittaka Atsushi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 21 Pages: 11863-11863

    • DOI

      10.3390/ijms222111863

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    • Author(s)
      Kawagoe, F., Mendoza, A., Hayata, Y., Asano, L., Kotake, K., Mototani, S., Kawamura, S., Kurosaki, S., Akagi, Y., Takemoto, Y., Nagasawa, K., Nakagawa, H., Uesugi, M., Kittaka, A.
    • Journal Title

      J Med Chem.

      Volume: 64 Issue: 9 Pages: 5689-5709

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.0c02179

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    • Author(s)
      Kawagoe Fumihiro、Mototani Sayuri、Kittaka Atsushi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 22 Issue: 15 Pages: 8191-8191

    • DOI

      10.3390/ijms22158191

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    • Author(s)
      Kawagoe Fumihiro、Mototani Sayuri、Kittaka Atsushi
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 1639-1639

    • DOI

      10.3390/biom11111639

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    • Author(s)
      Nakamura Shunya、Saito Ryosuke、Yamamoto Shohei、Terauchi Yuta、Kittaka Atsushi、Takimoto-Kamimura Midori、Kurita Noriyuki
    • Journal Title

      Biophysical Chemistry

      Volume: 270 Pages: 106540-106540

    • DOI

      10.1016/j.bpc.2020.106540

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  • [Journal Article] 代謝研究より明らかになりつつあるビタミンD群の生理作用2021

    • Author(s)
      西川美宇、安田佳織、生城真一、榊利之
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      バイオサイエンスとインダストリー,

      Volume: 79 Pages: 12-15

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      2.西川美宇、安田佳織、高松将士、 阿部圭祐、岡本海利、堀部恭平、真野寛生、中川公恵、津川尚子、廣田佳久、堀江哲寛、檜井栄一、岡野登志夫、生城真一、榊利之
    • Journal Title

      日本ビタミン学会誌

      Volume: 94 Pages: 517-520

    • NAID

      130008108985

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      3.真野寛生、生城真一、高野真史、橘高敦史、榊 利之
    • Journal Title

      日本ビタミン学会誌

      Volume: 94 Pages: 307-313

    • NAID

      130008058773

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      Milczarek Magdalena、Chodynski Micha?、Pietraszek Anita、Stachowicz-Suhs Martyna、Yasuda Kaori、Sakaki Toshiyuki、Wietrzyk Joanna、Kutner Andrzej
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 642-642

    • DOI

      10.3390/ijms21020642

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    • Author(s)
      Nishikawa M, Yasuda K, Takamatsu M, Abe K, Okamoto K, Horibe K, Mano H, Nakagawa K, Tsugawa N, Hirota Y, Horie T, Hinoi E, Okano T, Ikushiro S, Sakaki T.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 5677-5677

    • DOI

      10.1038/s41598-020-62048-1

    • NAID

      130008108985

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    • Author(s)
      Nachliely Matan、Trachtenberg Aviram、Khalfin Boris、Nalbandyan Karen、Cohen-Lahav Merav、Yasuda Kaori、Sakaki Toshiyuki、Kutner Andrzej、Danilenko Michael
    • Journal Title

      The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology

      Volume: 188 Pages: 8-16

    • DOI

      10.1016/j.jsbmb.2018.11.017

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      Kawagoe Fumihiro、Yasuda Kaori、Mototani Sayuri、Sugiyama Toru、Uesugi Motonari、Sakaki Toshiyuki、Kittaka Atsushi
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Issue: 6 Pages: 11332-11337

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b01500

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    • Author(s)
      Kawagoe Fumihiro、Mototani Sayuri、Yasuda Kaori、Nagasawa Kazuo、Uesugi Motonari、Sakaki Toshiyuki、Kittaka Atsushi
    • Journal Title

      The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology

      Volume: 195 Pages: 105477-105477

    • DOI

      10.1016/j.jsbmb.2019.105477

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      飯島綾乃・岡田只士 安田佳織・西川美宇 生城真一・金本義明 加藤茂明・中西友子 斎藤泉・榊利之
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      木瀬智子・岡田只士 安田佳織・西川美宇 生城真一・金本義明 加藤茂明・中西友子 斎藤泉・榊利之
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      第94回日本生化学会大会
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      飯島綾乃・岡田只士 安田佳織・西川美宇 生城真一・金本義明 加藤茂明・中西友子 斎藤泉・榊利之
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      木瀬智子・岡田只士 安田佳織・西川美宇 生城真一・金本義明 加藤茂明・中西友子 斎藤泉・榊利之
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      長尾知佳・岡田只士 安田佳織・西川美宇 生城真一・中西友子 斎藤泉・榊利之
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  • [Presentation] 側鎖24位がフルオロ化された25-水酸化ビタミンD3の合成2020

    • Author(s)
      本谷小佑里、川越文裕、安田佳織、上杉志成、榊 利之、橘高敦史
    • Organizer
      日本ビタミン学会第72回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] CYP24A1遺伝子欠損ラットに対する25-ヒドロキシビタミンD3投与の影響2020

    • Author(s)
      安田佳織、山口真奈、西川美宇、生城真一、榊利之
    • Organizer
      日本ビタミン学会第72回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of recombinant adenoviral vectors for the treatment of rickets2020

    • Author(s)
      Kise S, Okada T, Nagao C, Iijima A, Nakanishi T, Saito I, Yasuda K, Sakaki T
    • Organizer
      Indian Scientist Association in Japan (ISAJ) Symposium-2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of vitamin D3 and its analogs for prevention and treatment of osteoporosis and cancer2020

    • Author(s)
      Oshita H, Biyani M, Yasuda K, Mano H, Sakaki T,
    • Organizer
      Indian Scientist Association in Japan (ISAJ) Symposium-2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体内におけるCYP24A1およびCYP3A依存性ビタミンD代謝解析2020

    • Author(s)
      本谷小佑里・川越文裕 安田佳織・上杉志成 榊 利之・橘高敦史
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内におけるCYP24A1およびCYP3A4依存的ビタミンD代謝解析2019

    • Author(s)
      安田佳織・岡本海利 西川美宇・真野寛生 川越文裕・中川公恵 津川尚子・岡野登志夫 橘高敦史・生城真一 榊利之
    • Organizer
      日本ビタミン学会第71回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 変異型VDR導入ラットを用いた25(OH)ビタミンD3およびビタミンD誘導体の骨形成作用評価2019

    • Author(s)
      西川美宇・阿部圭祐 安田佳織・真野寛生 高野真史・橘高敦史 生城真一・榊利之
    • Organizer
      日本ビタミン学会第71回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 側鎖24位がジフルオロ化されたビタミンD3CD環部の合成2019

    • Author(s)
      川越文裕・本谷小佑里 安田佳織・上杉志成 榊 利之・橘高敦史
    • Organizer
      日本ビタミン学会第71回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] VDRリガンドに応答して発光量が劇的に上昇する分割型ルシフェラーゼバイオセンサーの開発2019

    • Author(s)
      真野寛生・生城真一 高野真史・橘高敦史 榊利之
    • Organizer
      日本ビタミン学会第71回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ビタミンD代謝酵素の構造と機能に関する研究2019

    • Author(s)
      榊 利之
    • Organizer
      日本ビタミン学会第71回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 各種遺伝子改変ラットに対する25-ヒドロキシビタミンD3の投与効果および代謝解析2019

    • Author(s)
      安田佳織・西川美宇 真野寛生・川越文裕 中川公恵・津川尚子 岡野登志夫・橘高敦史 生城真一・榊利之
    • Organizer
      第364回脂溶性ビタミン委員会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] CYP24A1代謝抵抗性をもつビタミンD3誘導体合成2019

    • Author(s)
      本谷小佑里・川越文裕 安田佳織・上杉志成 榊 利之・橘高敦史
    • Organizer
      第63回日本薬学会関東支部大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 変異型VDRを導入したくる病モデルラットにおけるVDRリガンドの骨形成作用2019

    • Author(s)
      西川美宇・阿部圭祐 安田佳織・真野寛生 高野真史・橘高敦史 生城真一・榊利之
    • Organizer
      第92回日本生化学大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] くる病患者由来の変異型VDR(R274L)に対して親和性の高い化合物の新規探索方法の開発2019

    • Author(s)
      真野 寛生・生城 真一 高野真史・橘高敦史 榊 利之
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular mechanism of vitamin D action in the rats getetically deficient in CYP27B1 or vitamin D receptor2019

    • Author(s)
      T. Sakaki
    • Organizer
      21th International Conference on Cytochrome P450
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Comparative study of 25-hydroxyvitamin D3 treatment between Cyp27b1 knockout and Vdr (R270L) rats to evaluate clinical effects of 25(OH)D3.2019

    • Author(s)
      M. Nishikawa K. Abe K. Yasuda H. Mano S. Ikushiro T. Sakaki
    • Organizer
      21th International Conference on Cytochrome P450
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Clinical importance of 25-hydroxyvitamin D3 for rickets. Comparative study of 25(OH)D3 treatment to Cyp27b1 knockout or Vdr (R270L) rats.2019

    • Author(s)
      M. Nishikawa K. Abe K. Yasuda H. Mano S. Ikushiro T. Sakaki
    • Organizer
      The 22nd Vitamin D workshop
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ELUCIDATION of 25-HYDROXYVITAMIN D3 METABOLISM USING Cyp24a1-KNOCKOUT RATS GENERATED by CRISPR/Cas9 SYSTEM2019

    • Author(s)
      K. Yasuda K. Okamoto M. Nishikawa F. Kawagoe K. Nakagawa N. Tsugawa T. Okano A. Kittaka S. Ikushiro T. Sakaki
    • Organizer
      The 22nd Vitamin D workshop
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SYNTHESIS OF 2-(2-TRIAZOLYLETHYL)-1a,25-DIHYDROXY-19-NORVITAMIN D3 AND ITS METABOLISM2019

    • Author(s)
      M. Takano K. Yasuda H. Mano T. Sakaki A. Kittaka
    • Organizer
      The 22nd Vitamin D workshop
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Introduction of fluorine atoms on VITAMINE D3 SIDE-CHAIN AT C24 POSITION2019

    • Author(s)
      F. Kawagoe S. Mototani K. Yasuda K. Nagasawa M. Uesugi T. Sakaki A. Kittaka
    • Organizer
      The 22nd Vitamin D workshop
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Elucidation of molecular mechanism of vitamin D actions using genetically modified rats in CYP27B1 or vitamin D receptor2019

    • Author(s)
      T. Sakaki
    • Organizer
      ICoFF2019 7th International conference on food factors
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Effects of vitamin D on development of bone osteogenesis and skeletal muscle in Cyp27b1-KO and Vdr-KO rickets rat models2019

    • Author(s)
      K. Hibi M. Nishikawa S. Ikushiro T. Sakaki
    • Organizer
      ICoFF2019 7th International conference on food factors
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 富山県立大学医薬品工学科バイオ医薬品工学講座榊研究室

    • URL

      https://www.pu-toyama.ac.jp/PH/tsakaki/paper.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] CD環側鎖置換ビタミンD誘導体2021

    • Inventor(s)
      橘高敦史、川越文裕、榊 利之、安田佳織
    • Industrial Property Rights Holder
      帝京大学、富山県立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-171650
    • Filing Date
      2021
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      2021 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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