2021 Fiscal Year Research-status Report
抗ネクロトーシ作用を持ち合わせた抗酸化化合物の探索と脳血管障害の新規治療の検討
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20K16531
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| Research Institution | Josai University |
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Principal Investigator |
玄 美燕 城西大学, 薬学部, 助教 (50711751)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 抗ネクロトーシス作用 / 抗酸化作用 / 虚血性脳血管障害 / 脳保護剤 / フェルラ酸誘導体 / 酸化ストレ / 計算化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳梗塞は、梗塞中心部ではネクローシスが、梗塞周辺部は酸化ストレスによってアポトーシスが誘導される。これまでにネクローシスは「制御不能な細胞死」とされており、主にアポトーシスをターゲットとした抗酸化物質による脳保護療法が注目されてきた。しかし近年、「制御可能なネクローシス様細胞死（ネクロトーシス）」の存在が明らかとなり、このネクロトーシス抑制が新たな治療戦略と成り得る可能性が示された。しかし、抗酸化作用を有し、かつ特異的にネクロトーシスを抑制できる化合物の報告例はない。本研究では、抗酸化作用とネクロトーシス抑制作用の両方を兼ね備えた化合物を探索することを目的とした。申請者は、スクリーニングより抗酸化作用を有し、かつ計算化学によりRIPK1（ネクロトーシス誘発経路の調節蛋白質）との結合部位がNec-1（既存のネクロトーシス抑制剤）と同等なスコアを示す候補化合物を抽出した。初年度は、培養神経細胞における酸化ストレス傷害に対して、強い細胞保護効果を示したフェルラ酸誘導体41（FAD041）を見出した。さらに、酸化ストレス条件下、FAD041の酸化による産生物にも強い細胞保護効果があることを明らかにした。2021年度は、その細胞保護作用機構を検討した。フローサイトメトリによりFAD041のネクローシス様細胞死抑制効果を明らかにした。さらに、FAD041は酸化ストレスによるp-RIPK1の発現増加を顕著に抑制した。その効果はNec-1より強かった。これらの結果から、FAD041はネクロトーシス抑制効果が示唆された。また、産生物はアポトーシス実行因子cleaved caspase-3の発現増加を顕著に抑制した。以上から、酸化ストレス傷害対するFAD041の強い細胞保護効果は、FAD041の抗酸化作用や抗ネクロトーシス作用、また、その産制物の抗アポトーシス作用が寄与する可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、「抗ネクロトーシス抑制作用を持ち合わせた抗酸化化合物は、制御不能なネクローシス様細胞死の領域である虚血中心部の傷害を含めて、効率よく虚血性細胞死を抑制し、新しい虚血性脳血管障害の治療薬となりえるか」を検証することを目的とするものである。2020年度は、予備研究から抽出した候補化合物を用いて、酸化ストレスによって誘導された細胞死に対して細胞保護効果を示すかを検討した。その結果、低濃度から濃度依存的に強い細胞保護効果を示すFAD041を見出すことができた。2021年度は、FAD041について、その細胞保護作用メカニズムについて定量的データを取得することを目標とした。FAD041の細胞保護作用メカニズムを解析するため、酸化ストレス傷害やアポトーシス経路、ネクロトーシス経路に対するFAD041の作用を生化学的・分子生物学的手法を用いて行った。上記については予定通りに達成でき、FAD041がネクローシス様細胞死を顕著に抑制すること、また、ネクロトーシス誘発経路の調節蛋白質p-RIPK1の発現を顕著に抑制することを明らかにできたことから、FAD041の抗ネクロトーシス作用を有する可能性が示唆された。また、酸化ストレス条件下において、FAD041の酸化による産生物には強いアポトーシス抑制効果があることを明らかにできた。以上より、FAD041の強い細胞保護効果には産生物も寄与する可能性を示した。2021年度の研究計画は、FAD041の細胞保護作用メカニズムを解析が主な目的であったため、本研究は概ね順調に進展しているものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、虚血性脳血管障害に対するFAD041の神経細胞保護効果およびそのメカニズムをin vivo実験にて検証する。これにより、生体における脳保護効果を検証するとともに、有効な投与量・投与時間についても明らかにする。今回、抗酸化作用による脳保護に加え、抗ネクロトーシス作用も併せ持つ化合物を開発できれば、より強い治療効果が期待できるのではないかと考える。すなわち、従来の虚血周辺部の治療に加え、今まで治療に至らなかった虚血中心部の障害も軽減できれば、障害を劇的に軽減できる可能性を示すことができると期待している。本実験に用いるFAD041の効果が芳しくない場合は、その結果を計算化学にフィードバックして再度改良を加えながら、目的の化合物の探索を続ける。
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