2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ferromics probes for molecular and spacial analysis
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System |
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| Project/Area Number |
20H05515
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| Research Institution | Gifu Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
平山 祐 岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (10600207)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 鉄イオン / イメージング / スクリーニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人体にとって鉄は多すぎても少なすぎても不調をきたす。臨床現場では鉄の過剰・不足に対してはそれぞれキレート剤、鉄剤が処方されるものの、これらは量の調節が難しく、逆に鉄不足や鉄過剰をもたらすことがある。現在、鉄の取り込み・吸収あるいは排出を阻害・促進するような薬物は極めて少なく、鉄の恒常性を制御できる生理活性化合物の創出は、新たな鉄過剰・鉄不足に対する創薬候補化合物となりうる。そこで本研究では、フェロミクス研究の一環として、これまで我々が培ってきた二価鉄検出蛍光プローブに関する知見をもとに、高感度かつ簡便に細胞内の二価鉄濃度の変動を可視化できる蛍光プローブを開発し、これを使ったハイスループット細胞内二価鉄アッセイシステムにより、化合物ライブラリーのHTSを実施した。
鉄イオン蛍光プローブとしてRhoNox-2からRhoNox-8までを合成し、評価したところ、RhoNox-4が非常に高感度に二価鉄を検出できることが分かった。次に、本プローブを用い、二価鉄の変動を指標とした蛍光イメージングによるハイスループット（HT）アッセイシステムを構築した。本システムにより、東京大学創薬機構より供与いただいた化合物ライブラリー（３３９９化合物）についてHTSを実施し、細胞内の二価鉄濃度に変動をもたらす化合物の探索を行なった。３回のスクリーニングの結果、最終的にlomofunginがヒット化合物として得られた。
Lomofunginは、細胞内の二価鉄濃度を上昇させる働きを持ち、その作用機序について調査したところ、細胞内において鉄貯蔵タンパク質であるフェリチンの分解を誘導していることが明らかになった。以上の結果はACS Sensors 2020, 5, 2950に掲載された。
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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
当該研究計画は鉄を標的とした各種オミクス解析およびハイスループット解析を可能にする技術開発を実施するものである。初年度である当該年度においては鉄(II)イオン蛍光プローブの開発とハイスループットスクリーニング研究を達成し、目標としている項目の一つをすでに達成することができた。
また、オミクス解析に使用できるプローブに関しても化合物の合成と試験管内評価を完了しており、現在生体サンプルを用いた評価の過程にある。
イメージング解析とオミクス解析プローブの開発の２つの柱のうち、すでに一つを確立し、もう片方についても順調に進捗していることから、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、現在進行中であるオミクス解析プローブを用いた鉄関連タンパク質のプロテオミクス解析を達成すべく、細胞、生体組織を使った実験を実施する。必要に応じてフィードバックし、分子設計を最適化し、有用なプローブ開発と、新しい鉄代謝関連タンパク質の発見につなげていく予定である。
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