2020 Fiscal Year Research-status Report
Sulfated polysacharides exert biphasic regulations on inflammation and allergic skin diseases: roles of polysaccharide degradation
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19K07091
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| Research Institution | Hoshi University |
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Principal Investigator |
東 伸昭 星薬科大学, 薬学部, 教授 (40302616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小宮根 真弓 自治医科大学, 医学部, 教授 (00282632)
東 恭平 東京理科大学, 薬学部薬学科, 講師 (10463829)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒアルロン酸 / ヘパラナーゼ / ヘパラン硫酸 / 酵素阻害物質 / 細胞外マトリックス / NF-kappaB / 細胞外小胞 / アトピー性皮膚炎 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚炎症の場でステロイド系抗炎症薬とは独立して調節に関わる内在性分子機構として、本研究課題では硫酸化糖鎖に着目している。具体的には、炎症を惹起・抑制する硫酸化糖鎖を検索するとともに、これを基質とする酵素で、硫酸化糖鎖の制御因子として重要である基底膜分解酵素ヘパラナーゼの炎症における関与の解析と、活性阻害物質による炎症の調節を試みている。
前年度に続き2020年度も、研究申請書の[課題1]として提案した、ヘパラナーゼの酵素活性を阻害することにより抗炎症効果をもたらす可能性のある糖鎖の検索を行った。体内の主要な細胞外マトリックス分子であるヒアルロン酸については、特にその糖鎖断片がNF-kappaBの活性化を通じて炎症を引き起こすことが知られている。これに対し、ヒアルロン酸に硫酸化修飾を加えた糖鎖のうち、特に高硫酸化された糖鎖についてNF-kappaBの活性化作用を示さないこと、逆に炎症性分子のひとつであるヘパラナーゼの活性を強く阻害することが示された。この阻害活性は硫酸化の頻度に依存していた。ヒアルロン酸については、硫酸化修飾が糖鎖を起炎症性から抗炎症性へと変換する鍵となることが推測された。一方、ヒアルロン酸で得られたこの知見はどの分子量の範囲で成り立つのか、ヒアルロン酸以外の糖鎖でも同様のことが言えるのか、という新たな疑問を生じた。昨年度に主に取り上げた過硫酸化コンドロイチンについては、低分子化した5kDa、8kDaの糖鎖断片についてもヘパラナーゼの阻害作用のあることを認めた。
アトピー性皮膚炎などの炎症部位で産生されるヘパラナーゼは細胞外マトリックスの破壊、炎症性サイトカインの産生促進などを促すが、さらに上皮細胞において細胞外小胞の産生を促進させることを見出した。この細胞外小胞は好中球の活性化や創傷治癒の進行に関与すると考えられ、臨床上興味深い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究申請書時点の具体的な課題として、[課題1] 硫酸化糖鎖断片混合物から起炎症・抗炎症活性をもつ糖鎖を同定する、 [課題2] アレルギー性皮膚炎症疾患の発症におけるヘパラナーゼの関与を検証する、の２つの目標を掲げた。このうち課題1のヘパラナーゼ阻害物質の探索について、ヒアルロン酸に着目した一定の成果をあげることができた。また、起炎症活性を有する糖鎖の評価系としてNF-kappaB活性化が有用であることを示した。一方、IL-33など炎症性サイトカインのプロセシングを介したヘパリンとヘパラナーゼの関与については、硫酸化糖鎖による炎症調節を別の面から考察するよい系と考えられたが、コロナ禍により実施に必要な研究担当者を充てることができなかった。動物実験一般はコロナ禍により施設の使用が制限され実施不能であった。ヒト臨床サンプルの解析については、組織染色に供することができるサンプル数に限りがあったことから、進行が遅れている。ヒト臨床サンプルを用いる研究遂行に必要な申請については手続き済みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1・課題2を通じ、活性の強いヘパラナーゼ阻害物質を創生しこれを利用することが研究を遂行する上での一つのポイントになる。ヒアルロン酸は細胞外マトリックス分子との親和性が高いと思われ、組織内で滞留し長時間にわたってヘパラナーゼによるヘパラン硫酸切断酵素を抑制し得ることが期待できる阻害剤である。この特性を活かし、細胞外マトリックス内においてヘパラン硫酸切断活性の抑制が可能であるのか検討する。ヘパラナーゼと免疫グロブリンの融合タンパク質などのように、炎症性細胞など特定の細胞へのターゲティングが可能なヘパラナーゼ阻害物質の創生についても検討してゆく。
課題2について、ヒト臨床サンプルにおけるヘパラナーゼの発現解析については研究を再開できる状況になったので、組織学的解析により疾患部位におけるヘパラナーゼの発現とその役割について検討してゆく。当初の研究計画にあったアレルギー性皮膚炎症モデルマウスを用いる動物実験は、新型コロナウイルス感染症対策の影響として動物施設への入室を厳しく制限され、また研究の屋台骨を支える担当学生の参加が困難である状況で、研究の遂行に困難を感じている。in vitro検討を重点的に評価できるように、研究計画をシフトさせたい。
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| Causes of Carryover |
2020年度までの配分額に対し、788,939円の未使用額が生じた。2020年度はマスト細胞における炎症抑制性糖鎖の研究を発表するため、英文校正を行った。また、ヘパラナーゼの酵素活性阻害剤の調製と評価、炎症性シグナルの解析を進める上で必要となる試薬類を確保するため消耗品を購入した。一方、ヒト臨床サンプルの解析、2021年度については、これらの試薬購入を再度進めるとともに、計画している細胞系、動物疾患モデル、ヒト臨床サンプルの免疫組織学的解析に必要な消耗品類を購入するために予算を充当したい。
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Research Products
(9 results)
