The trump card for aging related TTR amyloidosis using natural compounds

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03565
• Research Institution: Nagasaki International University
• Principal Investigator: 安東 由喜雄 長崎国際大学, 薬学部, 教授 (20253742)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田崎 雅義 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 助教 (50613402) ; 植田 光晴 熊本大学, 病院, 教授 (60452885) ; 松下 博昭 長崎国際大学, 薬学部, 助教 (60732394)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アミロイドーシス / トランスサイレチン / エイジング / アミロイド線維 / ４量体安定化剤 / 天然化合物 / グラブリジン / ミスフォールディング

Outline of Annual Research Achievements

老人性アミロイドーシスにおいては、高齢になると全身の諸臓器にトランスサイレチン(TTR)が原因たんぱく質となりアミロイド沈着が起こることが判明している。これまでの研究で、TTRは4量体で機能し、この構造が変化し単量体となりミスフォールディングを起こすとアミロイド線維が形成されることがわかっており、４量体安定化剤が有用であることがわかっている。しかし本剤は高価であり、予防投与ができない。アミロイドーシスは早期に治療しないと制御できないことがわかっており、予防的手段として、高齢になる前にサプリメントとして、四量体安定化能を持つ天然化合物を飲むような斬新な発想を持つ必要がある。
天然化合物の中から四量体安定化効果を示すものを探し出し、サプリメントとして開発できれば、未病の状態で防ぐことが可能になると期待される。グラブリジン、マンゴスチン、カテキンなどは、in vitroの実験で強力な四量体安定化効果を示すことが明らかにされているが、血清存在下で他の血清蛋白質の影響やin vivoの効果は全く検証されておらず、これを実際にヒトに投与した場合の効果、副作用などは未知数である。in vitroでよい結果が得られても、その有効性が見られないケースも多く、in vitroおよびin vivoでの効果を詳細に検討する必要がある。
本研究を通して、in vivoで効果を発揮する最適な化合物を探し出し、drug delivery systemを工夫し、本症の予防法を切り開く必要がある。また本研究を成功させ、遺伝性難病であるTTR型FAP（本疾患もそのアミロイド形成過程が同様であることがわかっている）に対しても遺伝子保因者に投与の道も切り開きたい。

Current Status of Research Progress

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

Reason

昨年度はまず、in vitroにおける天然化合物のTTR四量体安定化能の検証を行った。
A. リコンビナントTTR (wild type TTR、ATTR V30M)を用い、in vitro でグラブリジン、マンゴスチン、カテキンなどの天然化合物が、1. TTR の四量体安定化能を増強させるか、2．アミロイド形成を阻止させるかについて実験を行い、これらのどれが最もTTR の四量体を安定化させ、アミロイド形成能を抑制できるかを検討したところ、グラブリジンが最も4量体を安定化する能力があることが判明した。
B. in vitro において、主要な血漿蛋白質と天然化合物との結合能を評価した。アルブミンおよびグロブリンと各天然化合物の解離定数を水晶振動子マイクロバランス(QCM)、等温滴定型カロリメトリー(ITC)を用い解析した。
C. FAP およびSSA 患者の血清を用いてグラブリジンと同様の実験を行い、血清成分がTTR の四量体安定可能に影響を与えないかを検証し、グラブリジンがTTR に選択的に結合しているかを評価するため、血漿と薬剤をインキュベーションしたサンプルから抗TTR 抗体でTTR を捕捉し、TTR に結合した薬剤を逆相HPLCで測定したところ、グラブリジンがTTRに有効に結合することが判明した。
D. HEK293 細胞を用い、細胞系でのアミロイド形成実験において、グラブリジン、マンゴスチン、カテキンのどれがアミロイド形成能を抑制する能力が最も高いかを検討したところ、グラブリジンが最も有効にアミロイド形成を抑制することが判明した。

Strategy for Future Research Activity

前年度、用いた各種天然化合物の中でグラブリジンが最も4量体安定化能を発揮したため、本年度はグラブリジン、および製品化されているグラボノイド（グラブリジンが主成分であるが、いつくかのポリフェノールが含有されているサプリメント）を用いて、in vivoにおける研究を主体に展開していく。
1．[マウスを用いた検討]wild type マウスおよびトランスジェニックマウス（FAP ATTR Val30Met）にin vitroで最もTTR 安定化能が得られた化合物を投与し、TTR 濃度の上昇および投与前後でTTRの安定化能を検証する（経時的に採血（0、1 日、3 日、7 日、14 日、30 日、60 日）。さらに、得られた血液から抗TTR 抗体を用いてTTR-薬剤複合体を捕捉後、逆相HPLC を用いた測定により天然化合物がTTR に選択的に結合しているか評価する。
２．[ヒトを用いた検討]SSA, FAP 患者、FAP 遺伝子保因者、健常高齢者に最も有望な天然化合物を投与し、経時的に採血（0、1 日、3 日、7 日、14 日、30 日、60 日）しTTR の血中濃度を測定し上昇しているか調べるとともに、Semi-denaturing Western blot でTTR 安定化能の変化を検証する。さらに、得られた血液から抗TTR 抗体を用いてTTR-薬剤複合体を捕捉後、逆相HPLC を用いた測定により天然化合物がTTR に選択的に結合しているか評価する。
以上の知見をもとにいよいよSSA患者へ投与する道を切り開いていく。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Alnylam(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Alnylam
• [Journal Article] Expert consensus recommendations to improve diagnosis of ATTR amyloidosis with polyneuropathy (2020)
  • Author(s): Adams D., Ando Y., Beirao JM., Coelho T., Gertz MA.., Gillmore JD., Hawkins PN., Lousada I., Suhr OB., Merlini G.
  • Journal Title: J Neurol Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s00415-019-09688-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Integrated diagnostic approach to wild-type transthyretin cardiac amyloidosis with the use of high-sensitivity cardiac troponin T measurement and (99m)Tc-pyrophosphate scintigraphy (2020)
  • Author(s): Ochi Y., Kubo T., Nakashima Y., Baba Y., Hirota T., Yamasaki N., Yamashita T., Ueda M., Ando Y., Kitaoka H.
  • Journal Title: J Cardiol Volume: 75 Pages: 12-19
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2019.05.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Needle-shaped amyloid deposition in rat mammary gland: evidence of a novel amyloid fibril protein (2020)
  • Author(s): Murakami T., Noguchi K., Hachiya N., Kametani F., Tasaki M., Nakaba S., Sassa Y., Yamashita T., Obayashi K., Ando Y., Hamamura M., Kanno T., Kawasako K.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 27 Pages: 25-35
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1675623
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ASNC/AHA/ASE/EANM/HFSA/ISA/SCMR/SNMMI expert consensus recommendations for multimodality imaging in cardiac amyloidosis: Part 1 of 2-evidence base and standardized methods of imaging (2019)
  • Author(s): Dorbala S, Ando Y, Bokhari S, Dispenzieri A, Falk RH, Ferrari VA., Fontana M, Gheysens O, Gillmore JD, Glaudemans AWJM, Hanna MA, Hazenberg BPC, Kristen AV, Kwong RY, Maurer MS, Merlini G, Miller EJ, Moon JC, Murthy VL, Quarta CC, Rapezzi C, Ruberg FL, Shah SJ, Slart RHJA, Verberne HJ, Bourque JM.
  • Journal Title: J Nucl Cardiol Volume: 26 Pages: 2065-2123
  • DOI: 10.1007/s12350-019-01760-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A statement on the appropriate administration of tafamidis in patients With transthyretin cardiac amyloidosis (2019)
  • Author(s): Endo J., Sano M., Izumiya Y., Tsujita K., Nakamura K., Tahara N., Kuwahara K., Inomata T., Ueda M., Sekijima Y., Ando Y., Tsutsui H., Isobe M., Fukuda K.
  • Journal Title: Circ J Volume: 84 Pages: 15-17
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-19-0811
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Insulin-derived amyloidosis without a palpable mass at the insulin injection site: A report of two cases (2019)
  • Author(s): Nagase T., Iwaya K., Kogure K., Zako T., Misumi Y., Kikuchi M., Matsumoto K., Noritake M., Kawachi Y., Kobayashi M., Ando Y., Katsura Y.
  • Journal Title: J Diabetes Investig Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1111/jdi.13199
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Memantine, a noncompetitive N-Methyl-D-aspartate receptor antagonist, attenuates cerebral amyloid angiopathy by increasing insulin-degrading enzyme expression (2019)
  • Author(s): Inoue Y., Ueda M., Masuda T., Misumi Y., Yamashita T., Ando Y.
  • Journal Title: Mol Neurobiol Volume: 56 Pages: 8573-8588
  • DOI: 10.1007/s12035-019-01678-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristics of acquired transthyretin amyloidosis: A case series and review of the literature (2019)
  • Author(s): Misumi Y., Ueda M., Masuda T., Tsuda Y., Nomura T., Okada M., Inoue Y., Tasaki M., Obayashi K., Yamashita T., Ando Y.
  • Journal Title: Neurology Volume: 93 Pages: 1587-1596
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000008360
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Natural history and long-term effects of variant protein reduction in non-V30M ATTR amyloidosis (2019)
  • Author(s): Yamashita T., Ueda M., Nomura T., Okazaki T., Okada M., Tsuda Y., Inoue Y., Masuda T., Misumi Y., Takamatsu K., Obayashi K., Inomata Y., Hibi T., Ando Y.
  • Journal Title: Neurology Volume: 93 Pages: 714-716
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000008320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hepatocyte-targeted delivery of siRNA polyplex with PEG-Modified lactosylated dendrimer/cyclodextrin conjugates for transthyretin-related amyloidosis therapy (2019)
  • Author(s): Hayashi Y., Higashi T., Motoyama K., Jono H., Ando Y., Onodera R., Arima H.
  • Journal Title: Biol Pharm Bull Volume: 42 Pages: 1679-1688
  • DOI: 10.1248/bpb.b19-00278
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hereditary ATTR amyloidosis with cardiomyopathy caused by the novel variant transthyretin Y114S (p.Y134S) (2019)
  • Author(s): Nakase T., Yamashita T., Matsuo Y., Nomura T., Sasada K., Masuda T., Misumi Y., Takamatsu K., Oda S., Furukawa Y., Obayashi K., Matsui H., Ando Y., Ueda M.
  • Journal Title: Intern Med Volume: 58 Pages: 2695-2698
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.2456-18
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reader response: Natural history and survival in stage 1 Val30Met transthyretin familial amyloid polyneuropathy (2019)
  • Author(s): Ueda M., Yamashita T., Misumi Y., Masuda T., Ando Y.
  • Journal Title: Neurology Volume: 93 Pages: 228-229
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000007870
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The current status of the transthyretin amyloidosis outcomes survey (THAOS) in Japan (2019)
  • Author(s): Sekijima Y., Mundayat R., Ishii T., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 61-62
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1583182
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histopathological and biochemical analyses of prostate corpora amylacea (2019)
  • Author(s): Kanenawa K., Ueda M., Isoguchi A., Nomura T., Tsuda Y., Masuda T., Misumi Y., Yamashita T., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 160-161
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1583189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in nerve excitability indices in hereditary transthyretin amyloidosis (2019)
  • Author(s): Yamashita T., Ueda M., Misawa S., Inoue Y., Masuda T., Misumi Y., Takamatsu K., Obayashi K., Kuwabara S., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 9-10
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1582480
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nationwide survey of 199 patients with reactive amyloid a amyloidosis in Japan (2019)
  • Author(s): Okuda Y., Yamada T., Ueda M., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 129
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1583177
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transthyretin amyloid-related cerebral angiitis after liver transplantation (2019)
  • Author(s): Yamashita T., Ohnishi K., Ueda M., Masuda T., Inoue Y., Misumi Y., Ueda A., ObayashiK., Takeya M., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 10-11
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1583179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical and MRI characteristics and follow-up studies of insulin-derived amyloidosis (2019)
  • Author(s): Nagase T., Iwaya K., Zako T., Odaka T., Kogure K., Nemoto Y., Misumi Y., Noritake M., Ando Y., Katsura Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 156-157
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1582517
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical potential of dual-energy cardiac CT in cardiac amyloidosis (2019)
  • Author(s): Oda S., Nakaura T., Utsunomiya D., Hirakawa K., Takashio S., Izumiya Y., Tsujita K, Kawano Y., Okuno Y., Hata H., Matsuoka. M., Yamashita T., Ueda M, Ando Y., Yamashita Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 91-92
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1582021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reduced intraepidermal nerve fibre density in patients with hereditary transthyretin amyloidosis (2019)
  • Author(s): Masuda T., Ueda M., Misumi Y., Nomura T., Inoue Y., Isoguchi A., Kanenawa K., Tasaki M., Yamashita T., Sonoda Y., Obayashi K., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 79-80
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1583198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel transgenic mouse model expressing mutant TTR gene causing oculoleptomeningeal type of ATTRm amyloidosis (2019)
  • Author(s): Isoguchi A., Ueda M., Kanenawa K., Masuda T., Misumi Y., Yamashita T., Obayashi K., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 69
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1583190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Patient profile with ATTR-FAP and evaluation of the safety and efficacy of tafamidis meglumine in Japan - interim analysis in post-marketing surveillance (2019)
  • Author(s): Ishii T., Sekijima Y., Ando Y.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 26 Pages: 45-46
  • DOI: 10.1080/13506129.2019.1582508
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A cell-based high-throughput screening method to directly examine transthyretin amyloid fibril formation at neutral pH (2019)
  • Author(s): Ueda M., Okada M., Mizuguchi M., Kluve-Beckerman B., Kanenawa K, Isoguchi A, Misumi Y., Tasaki M., Ueda A., Kanai A., Sasaki R., Masuda T., Inoue Y., Nomura T., Shinriki S., Shuto T., Kai H., Yamashita T., Matsui H., Benson MD., Ando Y.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 294 Pages: 11259-11275
  • DOI: 10.1074/jbc.RA119.007851
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simple, reliable detection of amyloid in fat aspirates using the fluorescent dye FSB: prospective study in 206 patients (2019)
  • Author(s): Tasaki M., Milani P., Foli A., Verga L., Obici L., Basset M., Bozzola M., Ferraro G., Nuvolone M., Morbini P., Capello G., Ueda M., Obayashi K., Paulli M., Ando Y., Merlini G., Palladini G., Lavatelli F.
  • Journal Title: Blood Volume: 134 Pages: 320-323
  • DOI: 10.1182/blood.2019000420
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nationwide survey on cerebral amyloid angiopathy in Japan (2019)
  • Author(s): Sakai K., Ueda M., Fukushima W., Tamaoka A., Shoji M., Ando Y., Yamada M.
  • Journal Title: Eur J Neurol Volume: 26 Pages: 1487-1493
  • DOI: 10.1111/ene.14031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Toxicity of insulin-derived amyloidosis: a case report (2019)
  • Author(s): Iwaya K., Zako T., Fukunaga J., Sorgjerd KM., Ogata K., Kogure K, Kosano H., Noritake M., Maeda M., Ando Y., Katsura Y., Nagase T.
  • Journal Title: BMC Endocr Disord Volume: 26 Pages: 61
  • DOI: 10.1186/s12902-019-0385-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New simple and quick method to analyze serum variant transthyretins: direct MALDI method for the screening of hereditary transthyretin amyloidosis (2019)
  • Author(s): Nomura T., Ueda M., Tasaki M., Misumi Y., Masuda T., Inoue Y., Tsuda Y., Okada M., Okazaki T., Kanenawa K., Isoguchi A., Nakamura M., Obayashi K., Shinriki S., Matsui H., Yamashita T., Ando Y.
  • Journal Title: Orphanet J Rare Dis Volume: 19 Pages: 116
  • DOI: 10.1186/s13023-019-1100-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Correction to: Diagnosis and management of transthyretin familial amyloid polyneuropathy in Japan: red-flag symptom clusters and treatment algorithm (2019)
  • Author(s): Sekijima Y., Ueda M., Koike H., Misawa S., Ishii T., Ando Y.
  • Journal Title: Orphanet J Rare Dis Volume: 14 Pages: 111
  • DOI: 10.1186/s13023-019-1092-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Therapeutic potential of polyamidoamine dendrimer for amyloidogenic transthyretin amyloidosis (2019)
  • Author(s): Inoue M., Ueda M., Higashi T., Anno T., Fujisawa K., Motoyama K., Mizuguchi M., Ando Y., Jono H., Arima H.
  • Journal Title: ACS Chem Neurosci Volume: 10 Pages: 2584-2590
  • DOI: 10.1021/acschemneuro.9b00059
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel age-related venous amyloidosis derived from EGF-containing fibulin-like extracellular matrix protein 1 (2019)
  • Author(s): Tasaki M., Ueda M., Hoshii Y., Mizukami M., Matsumoto S., Nakamura M., Yamashita T., Ueda A., Misumi Y, Masuda T, Inoue Y., Torikai T., Nomura T., Tsuda Y., Kanenawa K., Isoguchi A., Okada M., Matsui H., Obayashi K., Ando Y.
  • Journal Title: J Pathol Volume: 247 Pages: 444-455
  • DOI: 10.1002/path.5203
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Transthyretin related amyloidosis-Diagnosis, pathogenesis, and therapies. (2019)
  • Author(s): Yukio Ando
  • Organizer: Plothena conference, San Francisco, USA.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Novel insights in the pathogenesis of hereditary ATTR amyloidosis. (2019)
  • Author(s): Yukio Ando
  • Organizer: Heidelberg University Hospital Kick-off meeting for2969, Heidelberg, Germany.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recent advance in FAP. (2019)
  • Author(s): Yukio Ando
  • Organizer: 2nd European ATTR amyloidosis meeting for patients and doctors. Berlin, Germany.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The role of transthyretin in health and disease. (2019)
  • Author(s): Yukio Ando
  • Organizer: Transthyretin amyloid cardiomyopathy msterclass, Kuala Lumpur, Malaysia.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Learnings from ATTR-PN and the value of the multidisciplinary approach. (2019)
  • Author(s): Yukio Ando
  • Organizer: Transthyretin amyloid cardiomyopathy msterclass, Kuala Lumpur, Malaysia.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A successful example of precision and translational medicine. (2019)
  • Author(s): Yukio Ando
  • Organizer: Towards a cure for amyloid diseases, Pavia, Italy.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ここまで進化した治療と病態研究 (2019)
  • Author(s): 安東由喜雄
  • Organizer: 第116回日本内科学会, 名古屋
  • Invited
• [Presentation] ２１世紀の疾患アミロイドーシス～治す神経難病の実践～ (2019)
  • Author(s): 安東由喜雄
  • Organizer: 第60回日本神経学会, 大阪
  • Invited
• [Presentation] ここまで来た難病FAPの治療、根治を目指して～siRNAの可能性～ (2019)
  • Author(s): 安東由喜雄
  • Organizer: 第5回核酸医学会, 大阪
  • Invited
• [Presentation] 眼科医が知っておくべき全身性アミロイドーシスの最新の知見 (2019)
  • Author(s): 安東由喜雄
  • Organizer: 第30回緑内障学会, 熊本
  • Invited
• [Presentation] 21世紀の病気アミロイドーシス～心アミロイドーシスの診断と治療に関する最新情報～ (2019)
  • Author(s): 安東由喜雄
  • Organizer: ACC Asia conference, 名古屋
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 21世紀の病気：アミロイドーシスの自律神経機能検査 up to date (2019)
  • Author(s): 安東由喜雄
  • Organizer: 第72回日本自律神経学会, 小倉
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] アミロイドーシス治療薬の新規スクリーニング方法及びアミロイドーシスのための医薬組成物 (2019)
  • Inventor(s): 植田光晴（熊本大学）, 安東由喜雄, 水口峰之（富山大学）
  • Industrial Property Rights Holder: 植田光晴（熊本大学）, 安東由喜雄, 水口峰之（富山大学）
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2019-094992