2015 Fiscal Year Research-status Report
アミロイドβを標的としたアルツハイマー病治療薬の開発
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26460153
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
福原 潔 昭和大学, 薬学部, 教授 (70189968)
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2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アルツハイマー病 / アミロイド / 抗酸化物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病(AD)ではアミロイドβタンパク質(Aβ)が強力な凝集能と神経細胞毒性を有する。Aβにはアミノ酸残基数の違いによりAβ1-40、Aβ1-42、Aβ1-43が存在する。Aβ1-42およびAβ1-43はAβ1-40よりもC末端にアミノ酸が二残基または三残基多く、特に高い凝集能を有する。また、凝集過程で発生する活性酸素が神経細胞毒性の一因であることが報告されている。我々はこれらの機構を妨げることでADの進行の抑制が可能と考え、高い凝集能を有するAβ1-42、Aβ1-43のC末端ペプチドモチーフにビタミンEの芳香環部分(Tx)を付加させた化合物(TxAβn-42およびTxAβn-43)を設計・合成した。これらの化合物はAβ1-42の凝集を強く抑制し、その作用はペプチド鎖の伸張とともに増強することがわかった。そこでH27年度は、強力なAβ1-42凝集阻害効果を有するTxAβ36-42とTxAβ36-43について、Aβ由来神経細胞毒性に対する抑制効果を検討した。ヒト神経芽腫細胞SHSY-5YはAβ1-42と24時間インキュベートすると強力な細胞増殖抑制効果が見られた。そこでこの系にTxAβ36-42およびTxAβ36-43を添加したところ、どちらの化合物もAβ1-42の神経細胞増殖抑制効果を濃度依存的に阻害することがわかった。特に、TxAβ36-42は、40μMでAβ1-42の神経細胞増殖抑制効果をほぼ完全に阻害した。また、Aβ1-42を添加した神経細胞を活性酸素のプローブで処理すると、大量の活性酸素の発生が確認された。この系にTxAβ36-42を添加すると活性酸素の発生は大きく軽減された。以上の結果より、C末端ペプチドモチーフを有するビタミンE誘導体TxAβ36-42はAβ1-42による神経細胞毒性を凝集阻害作用と抗酸化作用で強力に抑制することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究ではAβ1-42の凝集過程に作用する新たなAD治療薬の開発を目的として、強力な凝集作用と神経細胞毒性を有するAβ1-42に着目し、C末端のペプチドモチーフにフェノール性抗酸化物質を付加させた化合物を開発する。
H26年度はAβ1-42のC末端モチーフ4種類の合成、および合成したペプチドのN末端にビタミンEの芳香環部分(Tx)を付加させた化合物(TxAβn-42)を設計・合成した。対照物質として、凝集性が弱く毒性が低いAβ1-40のC末端モチーフのTxの付加体を合成した。合成した化合物についてチオフラビンT法を用いてAβ1-42の凝集に対する阻害効果を解析したところ、TxAβn-42は強力な凝集阻害効果を示すことが明らかとなった。
H27年度は合成した化合物のAβ1-42による神経細胞毒性に対する抑制効果を明らかにした。ヒト神経芽腫細胞SHSY-5YはAβ1-42と24時間インキュベートすると強力な細胞増殖抑制効果が見られた。そこでこの系を用いて、Aβ1-42と同時にTxAβ36-42およびTxAβ36-43を添加すると、どちらの化合物もAβ1-42の神経細胞増殖抑制効果を濃度依存的に阻害することがわかった。特に、TxAβ36-42を40μM添加すると、Aβ1-42の神経細胞増殖抑制効果がほぼ完全に阻害された。本化合物はAβ1-42を添加した神経細胞から発生する活性酸素を強力に抑制することも確認できた。以上の結果より、C末端ペプチドモチーフを有するビタミンE誘導体TxAβ36-42はAβ1-42による神経細胞毒性を凝集阻害作用と抗酸化作用で強力に抑制することが明らかとなった。
以上、ほぼ計画通り研究が進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. アルツハイマー病の予防効果を示すフェノール性抗酸化物質を付加させたC末端ペプチド誘導体を合成し、その生物作用を明らかにする。
さらに強力なAβの凝集阻害作用と神経細胞毒性保護作用を有する化合物の開発を目的としてC末端ペプチドフラグメントに付加させるフェノール性抗酸化物質の構造について検討を行う。近年、コーヒーに含まれているクロロゲン酸がAβの神経細胞障害から脳を保護することが報告された。そこで、C末端ペプチドフラグメントに付加させるフェノール性抗酸化物質として、クロロゲン酸のアグリコンであるカフェ酸を導入した化合物を新規に合成する。また、Aβのペプチド構造への親和性の増強を目的として、フェノール性抗酸化物質とC末端フラグメントを結ぶ構造をアミドからウレアに変えた化合物についても合成を行う。
2. 神経細胞毒性を強力に阻害した化合物は、アルツハイマー病モデルマウスに投与してNMRメタボローム解析を行い、アルツハイマー病の発症と病態の進行に対する予防と治療効果を明らかにする。
我々は変異型アミロイド前駆蛋白質を発現するトランスジェニックマウスの尿と血清についてNMRメタボローム解析を行い，アルツハイマー病の発症前（4ヶ月齢）と発症前期(10ヶ月齢)、発症後期(15ヶ月齢)にそれぞれ特徴的に変動する代謝物を明らかにした(J. Clin. Biochem. Nutr., 52, 133. 2013)。本研究では同じモデルマウスに化合物を投与してNMRメタボローム解析を行い、病態に特徴的に変動する代謝物を診断バイオマーカーとしてモニタリングすることで、アルツハイマー病の発症予防と病態の進行に対する予防効果を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
細胞実験に必要なアミロイドβの大量購入を予定していたが、実験条件を検討することで少量で可能となったため。
また、国際学会での発表を予定していたが、都合がつかず中止した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度以降に行う国際学会の旅費に使用する、また、今後の実験でさらに必要になるアミロイドβと、新たに計画している合成に必要な試薬の大量購入に使用する予定である。
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[Journal Article] A double bond-conjugated dimethylnitrobenzene-type photolabile nitric oxide donor with improved two-photon cross section2015
Author(s)
1.N. Ieda, K. Hishikawa, K. Eto, K. Kitamura, M. Kawaguchi, T. Suzuki, K. Fukuhara, N. Miyata, T. Furuta, J. Nabekura, H. Nakagawa
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Journal Title
Bioorg. Med. Chem. Lett.
Volume: 25
Pages: 3172-3175
DOI
Peer Reviewed
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