2016 Fiscal Year Research-status Report
血液脳関門機能の膜型メタロプロテアーゼによる制御機構の解析
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15K08424
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
池田 栄二 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30232177)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
崔 丹 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40346549)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 血液脳関門 / メタロプロテアーゼ / 低酸素 / 炎症 / 糖尿病網膜症 / 脳梗塞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、血管内皮細胞に発現するADAM12, ADAM17を低酸素刺激による血管バリアー破綻の責任因子、因子Ａを低酸素刺激・炎症刺激など複数の病的刺激による血管バリアー破綻に関与する共通責任因子として特定し、特に因子Ａは糖尿病網膜症などのヒト疾患への応用が期待される治療標的であることを示した。平成28年度には下記の成果を得た。
ADAM12, ADAM17ともに、遺伝子欠損マウス（以下、KOマウス）を用いた解析が可能な状態になり、それらのKOマウスでは、低酸素状態の網膜においても血管バリアー破綻が生じないことが示され、ADAM12とADAM17が低酸素刺激による血管バリアー破綻の必須因子であることが確認された。また、低酸素刺激により、ADAM12とADAM17の細胞内局在が細胞質から細胞膜へと変化することが示され、その細胞内局在変化がclaudin-5の細胞膜からの消失さらには血管バリアー破綻に関与することが示唆された。炎症刺激による血管バリアー破綻へのADAM12とADAM17の関与は確認されず、それらが低酸素刺激による血管バリアー破綻にほぼ特異的に関与することが示された。また、興味深い成果として、低酸素刺激による細胞膜からのclaudin-5消失現象に必須なアミノ酸配列をclaudin-5分子のC末近傍に特定することに成功し、現在解析中である。一方、因子Ａについては、PCT国際特許出願を行い、因子Ａがbasiginであることを公開した。Basiginの血管バリアー破綻への関与機構については、basiginがclaudin-5およびcaveolin-1と複合体を形成すること、それら分子間の相互作用を介して、低酸素や炎症など種々の病的刺激による血管バリアー破綻に共通因子として関与することを示す成果が得られた。
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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
平成28年度までに、神経系血管バリアーの病的破綻に関与する責任因子として、ADAM12、ADAM17、basiginが特定され、それらが治療標的候補となることを示す解析結果も得られている。血管バリアー破綻におけるADAM12とADAM17の関与機構の詳細についての解析は多少遅れている。しかし、basiginの血管バリアー破綻への関与機構の一端は解明されたこと、claudin-5分子のC末近傍に低酸素刺激に反応する配列が特定されたことから、新たな治療標的分子候補の特定も期待される段階にある。ADAM12、ADAM17、basiginを標的とした治療戦略については、国際特許出願済みであり、製薬化に向け企業との共同研究も進行中であることから、神経系血管バリアー破綻の予防・修復に基づく新規治療法を開発し、種々の難治性神経系疾患の克服を目指す本研究計画全体としては、「おおむね順調に進展している」と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を踏まえ、下記の解析を行う。
1)神経系血管バリアー破綻へのADAM12とADAM17の関与機構について： 我々がclaudin-5のC末に特定した低酸素反応領域への、ADAM12およびADAM17の結合の有無等を切り口に、詳細を解析する。
2)神経系疾患に対する治療標的としてのADAM12、ADAM17、basiginの有用性について： 平成28年度までは、神経系疾患のモデルとしてstreptozotocin誘発糖尿病マウス網膜症を用いた解析を行い、basiginの治療標的としての有用性が示されたが、平成29年度は、脳梗塞モデルマウスを用いた解析を行う。
3)神経系血管バリアー破綻の予防・修復が神経細胞機能に及ぼす影響について： 血管バリアー破綻を伴う神経系疾患において、血管バリアー破綻を抑制することが、神経組織の短期的・長期的機能予後にどのような影響を及ぼすかについて検討する。低酸素下に飼育したマウスおよび糖尿病モデルマウスの網膜組織機能を評価対象とするが、これまでの研究成果により、それらのマウス網膜組織における血管バリアー破綻は、ADAM12、ADAM17あるいはbasiginを標的として抑制できることが示されている。マウスの網膜組織機能（視力）を定量化できる装置 (現在、開発中) を用い、網膜血管バリアー破綻を抑制したマウスと抑制しないマウスの視力を経時的に測定する。そして、神経組織機能保護に向け、血管バリアーを正常化するタイミングの最適化などを検討する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度までの研究は、おおむね順調に進展したが、神経系血管バリアーの病的破綻におけるADAM12, ADAM17の作用機序の解明が多少遅れており、繰り越し金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
（今後の推進方策）に記載の通り、平成29年度にも多くの細胞生物学的解析、分子生物学的解析、動物実験による解析を予定している。平成28年度分として請求した助成金の次年度使用額分は、平成29年度分として請求した助成金を合わせ、試薬購入、培養器具購入、実験動物購入などの消耗品費として使用する計画である。
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