| Project/Area Number |
23K14372
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
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| Research Institution | Josai University |
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Principal Investigator |
北村 雅史 城西大学, 薬学部, 准教授 (10825392)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 生薬 / 漢方薬 / COVID-19 / SARS-CoV-2 / 合胞体 / リポジショニング |
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| Outline of Research at the Start |
COVID-19患者に認められる細胞同士の不可逆的な融合（合胞体形成）は重症化や後遺症の一因であり、分子メカニズムに基づいた治療薬開発が期待されている。本研究は培養細胞を用いた簡易スクリーニングにより合胞体形成阻害効果が認められた生薬「シャクヤク（芍薬）」と「カンゾウ（甘草）」に着目し、阻害効果の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。「シャクヤク、カンゾウが何故、SASR-CoV-2 スパイクタンパク質（Ｓタンパク質）による合胞体形成を抑制するのか？」という疑問を解決することで、既存薬との組み合わせや漢方薬の有用性を分子メカニズムの観点から提案する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
COVID-19患者に認められる細胞同士の不可逆的な融合（合胞体形成）は重症化や後遺症の一因であり、分子メカニズムに基づいた治療薬開発が期待されている。本研究では、SARS-CoV-2 スパイクタンパク質（Sタンパク質）が細胞に発現することにより引き起こされる合胞体（細胞同士が融合し複数の核が集まった細胞）形成過程において、シャクヤクエキス、カンゾウエキスによる抑制効果を定量的に明らかとし、分子メカニズムの解明を試みることを目的としている。まず、HEK293細胞にスパイクタンパク質を形質導入し、形成される合胞体化した細胞を免疫染色により定量化した。免疫染色により合胞体形成を定量化したところ、シャクヤク及びカンゾウ存在下で合胞体形成が有意に抑制された。次に、Sタンパク質発現したHEK293細胞をドナー側の細胞として、furinを発現させた細胞をアクセプター側の細胞として、これらを共培養することにより合胞体形成モデルを樹立した。加えて、蛍光タンパク質並びに免疫染色による定量化の条件検討を行い、アクセプター/ドナー細胞の共培養により形成される合胞体を定量化した。シャクヤク及びカンゾウ、並びにその主要成分（ペオニフロリン、アルビフロリン及びグリチルリチン酸など）による合胞体形成抑制効果を評価したところ、ドナー（Ｓタンパク質）とアクセプター（furin）の合胞体形成モデルにおいて、シャクヤクとその一部の成分が合胞体形成を有意に抑制した。現在、これらの効果について、合胞体形成に関与する因子の個別解析を実施している。今後、網羅的な解析（mRNA発現解析やプロテオーム解析）を実施し、形成抑制効果の分子メカニズムについての統合的な解析を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度実施予定の項目は実施がすることができた。また、次年度予定している計画について一部前倒しで、条件検討を実施している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度は、計画通り、シャクヤク、カンゾウによる合胞体形成阻害効果について、個別解析と網羅的解析の両面から、その分子メカニズムを明らかにする。シャクヤク及びその成分では、アクセプター側としてfurinを強制発現した細胞で阻害効果が認められたことから、ウエスタンブロットによるSタンパク質のプロセシング抑制効果に関する評価に加え、無細胞系によるfurin活性阻害評価を実施する。シャクヤク、カンゾウ存在下による発現変動を解析するため、mRNA発現解析やプロテオーム解析を実施し、形成抑制効果の分子メカニズムについての統合的な解析を進める予定である。併せて、SARS-CoV-2の複製に関わるウイルス由来プロテアーゼ[キモトリプシン様プロテアーゼ（3CLpro）活性やパパイン様プロテアーゼ（PLpro）]に対する生薬エキスの阻害効果について評価することで、既存薬との組み合わせや漢方薬の有用性について分子メカニズムの観点から解明を試みる。
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