2020 Fiscal Year Research-status Report
Pathologic analysis of age-related diseases based on individual quantification of polyubiquitin chain forms
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19K07899
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
高田 耕司 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (30179452)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 知和 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (30199749)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ユビキチン / ポリユビキチン鎖 / 老化 / 細胞老化 / 加齢性疾患 / プロテアソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトを含む真核生物の細胞には数千種類ものタンパク質が存在し、それらの協調的な働きによって多様な細胞機能が発現する。個々の細胞内タンパク質には個別の要因による「寿命」があり、不要となるとユビキチン－プロテアソーム系やオートファジー系に捕捉され、分解処理される。この合目的タンパク分解は細胞内タンパク質の恒常性（プロテオスタシス）を司ることで生命現象の根幹を支えている。近年、加齢性疾患（糖尿病性腎症、慢性閉塞性肺疾患等多数）発症の一因として、老化に伴うプロテアソームとオートファジーの活性低下を背景としたプロテオスタシスの破綻が指摘されている。そのため、個々の患者でこのような細胞内タンパク分解系の状態を随時モニターすることができれば、加齢性疾患を含む老化による健康障害の予防・治療・予後管理に有用と推定されるが、実用的な検査法はまだ確立されていない。そこで我々は、プロテアソームとオートファジーに共通する基質分子であり、両者の疲弊に伴って増加・蓄積するユビキチン化タンパク質に着目し、同タンパク質に共有結合した修飾分子「ポリユビキチン鎖」が有用な医学的老化マーカーとなるか検討を進めている。これまでにヒト表皮角化細胞由来HaCaT細胞とメチル基転移酵素SETD8の阻害剤を用いた細胞老化のモデル実験系を用いて、細胞老化に伴うプロテアソーム活性の低下と、ポリユビキチン鎖の含有量の増加現象を見出してきた。しかし、その後、新型コロナウイルス感染症への対応の影響により、研究活動を停止せざる得ない状況に至り、現在（2021年5月）再開に向けて環境整備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2019年度において、メチル基転移酵素SETD8阻害による細胞老化モデル実験系（Tanaka et al. Cell Reports 18; 2148-61, 2017）を用いて「ポリユビキチン鎖の量的変動」の解析し、老化評価としてのポリユビキチン鎖定量系の有用性を示唆する結果を得た。その後、培養細胞とマウスを用いた新たな老化モデル実験等を計画していたが、新型コロナウイルス感染症への対応に伴う責務（教育・入試等）が急激に増加し、事実上、研究活動の停止を余儀なくされている。そのため、2020年度の研究進捗に関して記載すべき事項はない。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの細胞老化モデル実験系での研究成果は本研究の方向性を支持するものであるが、SETD8阻害剤の副次的作用の可能性も完全には否定し得ない。そのため、ヒト正常二倍体細胞の継代培養および老化促進マウスを用いた実験系での検証を展開する。また、 各型ポリユビキチン鎖（K48型鎖，K64型鎖，M1型鎖）を対象とした新規測定系の開発には、新たに情報を収集した試薬メーカーの抗体を入手して検討を進める。
ヒト由来の各種検体（血液、爪、毛髪等）を用いた研究に関しては、新型コロナウイルス感染症の影響に配慮した研究計画を倫理委員会に提出し、その承認後、臨床検査の残存検体と複数の青年～高齢者ボランティアから得た各種検体を対象としたポリユビキチン各鎖の定量解析を開始する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症への対応の影響により、2020年度の研究活動を停止せざる得ない状況に至った。そのため、予定していた消耗品等の購入の大半が2021年度に延期となり、それらの経費を次年度に持ち越すこととなった。具体的には、比較的高額な実験動物、細胞株および抗体等の試薬等とともに、使用中のパソコンの耐用年数が限界に近づいているため、データ解析用のパソコンとソフトウェアの購入を予定している。クリーンベンチの附属消耗品「へパフィルター」に関しては、研究再開後の性能を見て交換の必要性を判断する。
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