ケミカルバイオロジーを用いた炎症性疾患に対する分子標的予防研究

• Project Area: Preventive medicine through inflammation cellular sociology
• Project/Area Number: 17H06398
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 酒井 敏行 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (20186993)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早川 芳弘 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (10541956) ; 友杉 真野 (堀中真野) 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80512037) ; 安田 周祐 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10643398) ; 飯泉 陽介 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20533178)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥137,020,000 (Direct Cost: ¥105,400,000、Indirect Cost: ¥31,620,000); Fiscal Year 2021: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000); Fiscal Year 2020: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000); Fiscal Year 2019: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000); Fiscal Year 2018: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000); Fiscal Year 2017: ¥31,980,000 (Direct Cost: ¥24,600,000、Indirect Cost: ¥7,380,000)
• Keywords: SASP / スクリーニング / ケミカルバイオロジー / NK細胞 / がん予防 / 細胞老化 / 天然物 / IL-6 / T-bet / Eomes

Outline of Annual Research Achievements

新規SASP阻害化合物の探索のため、スクリーニング系を立ち上げた。ELISAによって、SASP因子の一つであるIL-6の分泌抑制効果を指標とした。その結果、ヒット化合物として化合物A、Bを見出した。さらにqRT-PCRを用いてSASP因子であるIL-6、IL-8、CCL20の産生抑制能を確認したところ、化合物Aのみ活性が認められた。この化合物Aに対して検証を続け、NFκB活性抑制効果やp38のタンパク質の減少効果が認められている。さらに、自動分注機を導入し多検体スクリーニングの系を構築した。新たな化合物ライブラリーを用い、第二弾のスクリーニングを開始している。
また、文献上、SASP阻害効果が報告されているものの、その詳細な機序が不明な化合物Cに着目した。それらの情報は、今後の新規SASP阻害化合物の探索においても重要な情報であることから、本研究では、平行してケミカルバイオロジーの手法を用いた検証を行った。その結果、化合物Cに対する複数の結合タンパク質の同定に成功した。siRNA等を用いるなど、詳細な検討を重ねたが、現在までにSASPとの関連を確認には至っていない。
SASPを起こした細胞がNK細胞により攻撃・排除されることから、NK細胞を活性化する物質も探索した。転写因子T-betがNK細胞の機能成熟化に重要であることに着目し、T-bet特異的ルシフェラーゼレポーター細胞を創出した。このレポーター細胞を用いたスクリーニングを行い、T-betを活性化する生薬エキス3種類、阻害剤2種類を見出した。生薬エキスについてはT-bet活性化に関わる活性成分の探索を行った。また、Immunomodulatory Drug (IMiD)として知られているThalidomideが末梢組織のNK細胞のT-bet発現と機能成熟化を誘導し、抗転移効果を示すことを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ヒト線維芽細胞に細胞老化及びSASPを誘導する系を用いたスクリーニングにより、新規SASP阻害天然物Aを見出した。ヒット化合物Aの作用機序を解析することで、NFkB活性の抑制やp38経路の制御が示唆された。また、自動分注機を用いたスクリーニングの系を構築したことで、一度により多数の薬剤を対象としたスクリーニングを実施することを可能とした。また、SASPを阻害するという報告のある化合物Cに対して、ケミカルバイオロジーの手法を用いて結合タンパク質を複数同定した。これらの結合タンパク質とSASPについて、siRNA等を用いて詳細な検討を重ねたものの、SASP制御への関与は確認できなかった。
SASPを起こした細胞は活性化NK細胞により積極的に攻撃・排除されることから、NK細胞を活性化することでSASPを阻害する物質も、食品成分、和漢薬に含まれる成分、既存医薬品ライブラリーをスクリーニングした。NK細胞の分化・成熟化に重要な転写因子T-betの活性化を測定できるレポーター細胞を樹立し、このレポーター細胞株を用いたスクリーニングによって、T-bet活性化能を示す天然物エキス、ならびに認可済み薬剤から候補化合物を同定した。また天然物エキスにおいてはT-bet活性化に関わる成分解析を行い、数種類の候補化合物を見出した。

Strategy for Future Research Activity

現在までのスクリーニングにより発見しているヒット化合物AによるSASP阻害機序の解析を進める。具体的には、NFκBの活性抑制やp38経路の制御がSASP阻害とどのように関連しているのか、western blotなどの生物学的手法を用いて引き続き検証していく。
SASP阻害剤の結合タンパク質を同定するというアプローチにて、新規SASP制御機構の解明を目指す。昨年度の検証結果から、化合物Cに代わる、別のSASP阻害剤を既報から選択し、ケミカルバイオロジーの手法を用いて検証する。
自動分注機を用いた新規のSASP阻害剤スクリーニングも継続して実施する。その結果、得られたヒット化合物を対象に、SASP阻害機序の解析や結合タンパク質の同定試験を行う。
これまでにT-betレポーター細胞を用いたスクリーニングによって、T-bet活性化能を示す天然物エキス、ならびに認可済み薬剤から候補化合物を同定している。天然物エキスにおいてはT-bet活性化に関わる成分解析を行い、候補化合物の同定を進める。さらに、これら天然物エキス由来のT-bet活性化に関わる活性成分のin vivoにおけるNK細胞活性化、ならびにT-bet活性化機序の解析を進める。認可済み薬剤ライブラリからヒットした2種類の化合物について、NK細胞活性化機序の解析とin vivoにおける薬効を検証し、ドラッグリポジショニングのための基礎データを得る。

Research Products

• [Journal Article] The HDAC inhibitor OBP-801 suppresses the growth of myxofibrosarcoma cells. (2020)
  • Author(s): Kawarazaki A, Horinaka M, Yasuda S, Kawashima H, Numajiri T, Sakai T.
  • Journal Title: J BUON. Volume: 25 Pages: 464-471
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Histone deacetylase inhibitor OBP-801 and amrubicin synergistically inhibit the growth of squamous cell lung carcinoma by inducing mitochondrial ASK1-dependent apoptosis. (2020)
  • Author(s): Chihara Y, Iizumi Y, Horinaka M, Watanabe M, Goi W, Morita M, Nishimoto E, Sowa Y, Yamada T, Takayama K, Sakai T.
  • Journal Title: Int J Oncol. Volume: 56 Pages: 848-856
  • DOI: 10.3892/ijo.2020.4969
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ONO-7475, a Novel AXL Inhibitor, Suppresses the Adaptive Resistance to Initial EGFR-TKI Treatment in EGFR-Mutated Non?Small Cell Lung Cancer (2020)
  • Author(s): Okura N, Nishioka N, Yamada T, Taniguchi H, Tanimura K, Katayama Y, Yoshimura A, Watanabe S, Kikuchi T, Shiotsu S, Kitazaki T, Nishiyama A, Iwasaku M, Kaneko Y, Uchino J, Uehara H, Horinaka M, Sakai T, Tanaka K, Kozaki R, Yano S, Takayama K.
  • Journal Title: Clin Cancer Res. Volume: 26 Pages: 2244-2256
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-19-2321
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rational Combination Therapy for Melanoma with Dinaciclib by Targeting BAK-Dependent Cell Death (2020)
  • Author(s): Xu Xiaoou、Eshima Shizuka、Kato Shinichiro、Fisher David E.、Sakurai Hiroaki、Hayakawa Yoshihiro、Yokoyama Satoru
  • Journal Title: Mol. Cancer Ther. Volume: 19 Pages: 627-636
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-19-0451
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anti-inflammatory activities of isopimara-8(14),-15-diene diterpenoids and mode of action of kaempulchraols P and Q from Kaempferia pulchra rhizomes (2020)
  • Author(s): Nwet WN, Hardianti B, Kasahara S, Ngwe H, Hayakawa Y, Morita H.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 30 Pages: 126841-126841
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.126841
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anti-inflammatory activities of isopimara-8(9),15-diene diterpenoids and mode of action of kaempulchraols B-D from Kaempferia pulchra rhizomes (2020)
  • Author(s): N.N. Win, B. Hardianti, H. Ngwe, Y. Hayakawa, H. Morita
  • Journal Title: J Nat Med. Volume: 74 Pages: 487-494
  • DOI: 10.1007/s11418-020-01389-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sulforaphane enhances apoptosis induced by Lactobacillus pentosus strain S-PT84 via the TNFα pathway in human colon cancer cells. (2019)
  • Author(s): Yasuda S, Horinaka M, Sakai T.
  • Journal Title: Oncology Letter Volume: 18 Pages: 4253-4261
  • DOI: 10.3892/ol.2019.10739
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of physical fitness on colorectal tumor development in patients with familial adenomatous polyposis (2019)
  • Author(s): Nakamura T, Ishikawa H, Sakai T, Ayabe M, Wakabayashi K, Mutoh M, Matsuura N.
  • Journal Title: Medicine Volume: 98
  • DOI: 10.1097/md.0000000000017076
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cycloartenyl Ferulate and β-Sitosteryl Ferulate - Steryl Ferulates of γ-Oryzanol - Suppress Intracellular Reactive Oxygen Species in Cell-based System (2019)
  • Author(s): Yasuda S, Sowa Y, Hashimoto H, Nakagami T, Tsuno T, Sakai T.
  • Journal Title: J. Oleo Sci. Volume: 68 Issue: 8 Pages: 765-768
  • DOI: 10.5650/jos.ess19054
  • NAID: 130007686318
  • ISSN: 1345-8957, 1347-3352
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Utility of mesalazine in familial adenomatous polyposis: clinical report of reduction of polyp size in patients with ulcerative colitis, and safety examination in familial adenomatous polyposis patients. (2019)
  • Author(s): Ishikawa H, Mutoh M, Abe T, Nakajima T, Takeuchi Y, Ezoe Y, Wakabayashi K, Doyama H, Sakai T.
  • Journal Title: Pharmacology Volume: 104 Pages: 51-56
  • DOI: 10.1159/000500226
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutations in the RAS pathway as potential precision medicine targets in treatment of rhabdomyosarcoma. (2019)
  • Author(s): Nakagawa N, Kikuchi K, Yagyu S, Miyachi M, Iehara T, Tajiri T, Sakai T, Hosoi H.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 512 Pages: 524-530
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.03.038
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Macrophage‐specific hypoxia‐inducible factor‐1α deletion suppresses the development of liver tumors in high‐fat diet‐fed obese and diabetic mice (2019)
  • Author(s): Takikawa Akiko、Usui Isao、Fujisaka Shiho、Tsuneyama Koichi、Okabe Keisuke、Nakagawa Takashi、Nawaz Allah、Kado Tomonobu、Jojima Teruo、Aso Yoshimasa、Hayakawa Yoshihiro、Yagi Kunikimi、Tobe Kazuyuki
  • Journal Title: J Diabetes Investig. Volume: in press Pages: 1411-1418
  • DOI: 10.1111/jdi.13047
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular mechanisms of natural compounds in cell death induction and sensitization to chemotherapeutic drugs in lung cancer. (2019)
  • Author(s): Wattanathamsan O, Hayakawa Y, Pongrakhananon V.
  • Journal Title: Phytother Res. Volume: 33 Pages: 2531-2547
  • DOI: 10.1002/ptr.6422
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sulindac sulfone inhibits the mTORC1 pathway in colon cancer cells by directly targeting voltage-dependent anion channel 1 and 2 (2018)
  • Author(s): Aono Yuichi、Horinaka Mano、Iizumi Yosuke、Watanabe Motoki、Taniguchi Tomoyuki、Yasuda Shusuke、Sakai Toshiyuki
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 505 Pages: 1203-1210
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.10.050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mevalonate pathway blockage enhances the efficacy of mTOR inhibitors with the activation of retinoblastoma protein in renal cell carcinoma (2018)
  • Author(s): Hagiwara Nobuhisa、Watanabe Motoki、Iizuka-Ohashi Mahiro、Yokota Isao、Toriyama Seijiro、Sukeno Mamiko、Tomosugi Mitsuhiro、Sowa Yoshihiro、Hongo Fumiya、Mikami Kazuya、Soh Jintetsu、Fujito Akira、Miyashita Hiroaki、Morioka Yukako、Miki Tsuneharu、Ukimura Osamu、Sakai Toshiyuki
  • Journal Title: Cancer Lett. Volume: 431 Pages: 182-189
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2018.05.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blockage of the mevalonate pathway overcomes the apoptotic resistance to MEK inhibitors with suppressing the activation of Akt in cancer cells. (2018)
  • Author(s): Iizuka-Ohashi M1,2, Watanabe M1, Sukeno M1, Morita M1, Hoang NTH3, Kuchimaru T, Kizaka-Kondoh S, Sowa Y1 Sakaguchi K, Taguchi T, Sakai T.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9 Pages: 19597-19612
  • DOI: 10.18632/oncotarget.24696
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lung-resident natural killer cells control pulmonary tumor growth in mice (2018)
  • Author(s): Yamamoto Yutaka、Miyazato Kiho、Takahashi Kei、Yoshimura Naoki、Tahara Hideaki、Hayakawa Yoshihiro
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 109 Pages: 2670-2676
  • DOI: 10.1111/cas.13703
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NK Cells Control Tumor-Promoting Function of Neutrophils in Mice (2018)
  • Author(s): Ogura K, Sato-Matsushita M, Yamamoto S, Hori T, Sasahara M, Iwakura Y, Saiki I, Tahara H, Hayakawa Y
  • Journal Title: Cancer immunology research Volume: 印刷中 Pages: 348-357
  • DOI: 10.1158/2326-6066.cir-17-0204
  • NAID: 120006402039
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ribosomal protein S3 regulates XIAP expression independently of the NF-κB pathway in breast cancer cells (2017)
  • Author(s): Ono H, Iizumi Y, Goi W, Sowa Y, Taguchi T, Sakai T
  • Journal Title: Oncol Rep Volume: 38 Pages: 3205-3210
  • DOI: 10.3892/or.2017.6008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Dark Side of IFN-g: Its Role in Promoting Cancer Immunoevasion. (2017)
  • Author(s): Mojic M, Takeda K, Hayakawa Y.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 28 Pages: 1-13
  • DOI: 10.3390/ijms19010089
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ファースト/ベスト・イン・クラスのMEK阻害剤トラメチニブ（商品目メキニスト） -その発見に至った経緯- (2020)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第5回橋渡し研究戦略的推進プログラム シンポジウム
• [Presentation] 「先制医療」の時代における日本衛生学会の役割 (2020)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第90回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] ファースト・イン・クラスかつベスト・イン・クラスのMEK阻害剤トラメチニブ： 過去、現在、未来 (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第23回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] ファースト・イン・クラスのMEK阻害剤トラメチニブなどの創薬から学んだこと-我が国の産学連携研究のあり方への提言 (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: medU-net年次総会・シンポジウム
• [Presentation] がん抑制遺伝子RBを萃点として捉えた、新しいがんの予防法、診断法、治療法の開発 (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所 国立健康・栄養研究所 健栄研セミナー
• [Presentation] RBを萃点として捉えた新規がん治療法・予防法の開発 -first/best-in-classのMEK阻害剤トラメチニブ及びがん予防ジュースの開発の現状- (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 国立がん研究センター セミナー
• [Presentation] ファースト/ベスト・イン・クラスMEK阻害剤トラメチニブ（商品名メキニスト）等の創薬経験から (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第92回日本生化学会大会
• [Presentation] 分子標的癌予防医学 (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: ルイ・パストゥール医学研究センター 2019年度バイオ・ソサエティ医学入門講座
• [Presentation] 京都府立医大発の画期的抗がん剤 -その歴史と現状- (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第13回府民公開講座
• [Presentation] 耐久高校での夢～画期的抗がん剤開発の実現 (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 令和元年度関西耐久会 特別講演
• [Presentation] アカデミアと企業の相互理解の難しさ (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第10回スクリーニング学研究会
• [Presentation] ファースト・イン・クラスのMEK 阻害剤トラメチニブの発見 (2019)
  • Author(s): 酒井 敏行
  • Organizer: 第3回 薬学トップランナー研究講演会
• [Presentation] Role of NK cells in controlling cancer growth and metastasis (2019)
  • Author(s): 早川 芳弘
  • Organizer: 第78回日本癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] NK細胞の多様性とがん免疫応答における役割 (2019)
  • Author(s): 早川 芳弘
  • Organizer: 第105回日本消化器病学会総会
  • Invited
• [Presentation] Role of NK cells in controlling cancer growth and metastasis (2019)
  • Author(s): 早川 芳弘
  • Organizer: The 6th ICPAPS and The 3rd ASEAN PharmNET 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Pre-clinical animal models for studying cancer immunology (2019)
  • Author(s): 早川 芳弘
  • Organizer: 1st Preclinical Toxicity and Efficacy Assessment of Medicines and Chemicals Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Targeting natural killer cells to regulate cancer-associated inflammation (2018)
  • Author(s): Hayakawa Y
  • Organizer: 1st International Seminar on Pharmaceutical 2018; Manado, Indonesia
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Targeting inflammatory tumor microenvironment for developing new cancer treatment (2018)
  • Author(s): Hayakawa Y
  • Organizer: The Third International Symposium on Toyama-Asia-Africa Pharmaceutical Network; Toyama
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] クルクミンによるがん予防効果の分子機構の解析 (2018)
  • Author(s): 飯泉陽介、小野寿子、後居和佳奈、曽和義広、酒井敏行
  • Organizer: 第17回 分子予防環境医学研究会
• [Presentation] セサミノール結合タンパク質ANT2の発見がもたらすcyclin D1の多面的制御機構の解明 (2018)
  • Author(s): 渡邉元樹、飯泉陽介、助野真美子、曽和義広、酒井敏行
  • Organizer: 第17回 分子予防環境医学研究会
• [Presentation] クルクミンによるがん予防効果の分子機構解明の試み (2018)
  • Author(s): 飯泉陽介、小野寿子、後居和佳奈、曽和義広、酒井敏行
  • Organizer: 第88回 日本衛生学会学術総会
• [Presentation] セサミノール結合タンパク質ANT2の発見がもたらす新たな細胞周期調節機構の解明 (2018)
  • Author(s): 渡邉元樹、飯泉陽介、助野真美子、曽和義広、酒井敏行
  • Organizer: 第88回 日本衛生学会学術総会
• [Presentation] Anti-metastatic effect of immunomodulatory drugs (IMiDs) through the regulation of NK cell homeostasis (2017)
  • Author(s): Miyazato K, Tahara H, Hayakawa Y
  • Organizer: The 5th Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon Society (ICIS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NK cells control tumor-promoting function of neutrophils (2017)
  • Author(s): Ogura K, Sato-Matsushita M, Hori T, Iwakura Y, Tahara H, Saiki I, Hayakawa Y
  • Organizer: The 5th Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon Society (ICIS2017)
  • Int'l Joint Research
• [Book] Precision Medicine 2020年4月号 (2020)
  • Author(s): 小野寿子、酒井敏行
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 北隆館
• [Remarks] がん免疫応答における自然リンパ球であるナチュラルキラー細胞の新たな機能を解明
  • URL: https://www.u-toyama.ac.jp/education/news/2018/0131.html