2020 Fiscal Year Research-status Report

Development of therapeutics based on ferroptosis in myocardial injury

Research Project

Project/Area Number	20K08426
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	井手友美九州大学, 医学研究院, 准教授 (90380625)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	池田昌隆九州大学, 医学研究院, 特任助教 (10567382) 山田健一九州大学, 薬学研究院, 教授 (60346806)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	フェロトーシス / 薬剤性心筋症
Outline of Annual Research Achievements	がん治療の進歩とともに薬剤による心血管病の合併が予後やQOLを左右する要因となってきた。特にアントラサイクリンは最も使用される抗がん剤の1つであるが古くから心毒性を有することも知られている。その心筋障害の機序は未だ議論の対象であり有効な治療法もない。申請者らは、ドキソルビシンによる心筋傷害は主にGPx4低下と脂質過酸化を介したフェロトーシスが原因であり、これはアポトーシスと異なる細胞死であることを明らかにした。本研究は、①脂質ラジカルを介したドキソルビシン心筋症の分子機序の解明、および②有効な治療薬の同定と効果の検証、を目標とする。まず本年は、研究提案の内容に従い、化合物ライブラリ-によるフェロトーシス抑制薬の探索に着手した。申請者らが開発した脂質ラジカル可視化プローブNBD-Penを用いることで、これまで直接検出は不可能であった脂質ラジカルを特異的・安定的な可視化することが可能である。このプローブを用いることで、候補薬剤のスクリーニングを行った。 2020年度は、化合物1280種の中からもっとも実用化の可能性が高いと考えられる薬剤を1種化合物Xを同定し、本薬剤の前投与により、心筋細胞においてフェロトーシスが抑制されることを示し、また、ドキソルビシン心筋傷害モデルマウスを用いて、フェロトーシスに起因する心機能低下が抑制されることを示した。今後、化合物Xのフェロトーシス抑制機序を明らかにする予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 脂質ラジカルは、脂質過酸化反応の最上流に位置するものと考えられ、その反応性の高さと多様性から、検出が困難とされてきたが、申請者らが開発した脂質ラジカル可視化プローブNBD-Penを用いることで、これまで直接検出は不可能であった脂質ラジカルを特異的・安定的な可視化することが可能であるため、このプローブを用いることで、候補薬剤のスクリーニングを行うことが可能であった。化合物1280種の中から約100種を絞り、その中から4種の候補薬剤について、ラット心筋細胞を用いて、フェロトーシス抑制作用の有無とそれに伴う細胞死の抑制について検討した。その結果3種が、臨床で使用可能な低濃度でフェロトーシス抑制作用を有することが明らかとなり、その中の1つ化合物Xに絞ってモデル動物マウスによる検証を行い、フェロトーシスが抑制できることを示した。具体的には、ドキソルビシン心筋症モデルマウス（C57BL/6Jマウスに対してDox 6 mg/kg 隔日投与3回）を作成し、候補薬剤を前投与し、心機能について評価を行った。in vivoおよびin vitroにて、有効であることが明らかとなった。
Strategy for Future Research Activity	今後、化合物Xについて、さらなる薬剤の送達や、フェロトーシス抑制のメカニズムを明らかにする。生体における心機能へのdose dependencyや毒性試験も含めて実施する。また、第二の候補薬剤である他の2剤についても、モデル動物を用いて、心筋での保護作用を示し、有効性を示す実験条件を明らかにする予定である。