クロノケミカルバイオロジーによる炎症基盤病態の機序解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02636
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 大戸 茂弘 九州大学, 薬学研究院, 教授 (00223884)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 直哉 (門田直哉) 九州大学, 薬学研究院, 准教授 (10432915) ; 小柳 悟 九州大学, 薬学研究院, 教授 (60330932)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 薬学 / 時間生物学 / ケミカルバイオロジー / 炎症 / 分子時計

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ジエチルニトロソアミン（DEN）による肝臓癌モデルマウスを対象に、炎症および発癌の初期段階の標的分子として細胞周期調節因子を見出した。DEN投与開始前日に、細胞周期調節因子のsiRNAを尾静脈から単回前投与することで、細胞周期調節因子の発現を抑制させた。また、発癌初期段階でのNF-κBシグナル（NF-κBのその応答配列への結合量）が抑制され、14週後の発癌も抑制された。これらの結果から、DEN誘発性肝癌の初期段階において細胞周期調節因子を介したNF-κBシグナルの制御が発癌抑制に重要であることが示唆され、細胞周期調節因子が肝臓癌発症の予防標的となりうることが示された。次に、新規治療標的としての有用性を検証するとともに、低分子化合物ライブラリーを用いたHigh Throughput Screening (HTS)にて細胞周期調節因子遺伝子転写抑制薬の探索を行った。細胞周期調節因子promoter::lucの安定発現株を作製し、384 well plateを用いたLuciferase reporter gene assayの実験系を用い、Core library 9600化合物を対象にスクリーニングを行った。細胞生存率に影響がなく、かつ細胞周期調節因子プロモーター活性を抑制する50個の化合物が抽出された。これらの抽出された化合物を対象に、細胞周期調節因子の発現制御に関与する時計遺伝子のプロモーター活性に影響しない化合物を抽出した。ヒット化合物3つの中で、より低濃度で薬効を示した化合物についてマウスでの薬効を評価したところ、細胞周期調節因子発現量の低下が認められた。さらに、培養細胞でLPSによるCcl2 mRNA発現の上昇を抑制する作用も認められた。クロノケミカルバイオロジーにより、その化合物の標的分子はペルオキシソームMFP2であることを突き止め、新規の炎症の機序を解明した。今後、炎症時の細胞群の静的・動的細胞動態リズム変化を解析し、細胞の静的状態から動的状態を制御する「細胞連関因子」を同定する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

クロノケミカルバイオロジーによる炎症時のペルオキシソームMFP2の新規機能を発見した。MFP2を阻害する化合物をスクリーニングし、抗炎症作用を示す化合物を発見した。以上のことから、おおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

昨年実施した課題1に加えて、課題2について検討する。すなわち、炎症時の細胞群の静的・動的細胞動態リズム変化を解析し、細胞の静的状態から動的状態を制御する「細胞連関因子」を同定する予定である。次にクロノケミカルバイオロジー手法を用い、因子Xの発現または機能を変容させる化合物を探索する。化合物を三次元培養細胞に添加し、細胞の静的動的変化に及ぼす因子Xの影響を検証し、炎症との関係を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Inhibition of G0/G1 Switch 2 Ameliorates Renal Inflammation in Chronic Kidney Disease. (2016)
  • Author(s): Matsunaga N, Ikeda E, Kakimoto K, Watanabe M, Shindo N, Tsuruta A, Ikeyama H, Hamamura K, Higashi K, Yamashita T, Kondo H, Yoshida Y, Matsuda M, Ogino T, Tokushige K, Itcho K, Furuichi Y, Nakao T, Yasuda K, Doi A, Amamoto T, Aramaki H, Tsuda M, Inoue K, Ojida A, Koyanagi S, Ohdo S.
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: Nov 13 Pages: 262-273
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.10.008.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glucocorticoid regulation of ATP release from spinal astrocytes underlies diurnal exacerbation of neuropathic mechanical allodynia. (2016)
  • Author(s): Koyanagi S, Kusunose N, Taniguchi M, Akamine T, Kanado Y, Ozono Y, Masuda T, Kohro Y, Matsunaga N, Tsuda M, Salter MW, Inoue K, Ohdo S.
  • Journal Title: Nature Commun Volume: Oct 14 7 Pages: 13102
  • DOI: 10.1038/ncomms13102.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant