Elucidation of the mechanism required for AIM activation, and its therapeutic application to NASH-induced hepatocellular carcinoma

• Project/Area Number: 16H06389
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Gastroenterology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮崎 徹 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (30396270)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡上 武 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20150568)
• Project Period (FY): 2016-05-31 – 2021-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥173,940,000 (Direct Cost: ¥133,800,000、Indirect Cost: ¥40,140,000); Fiscal Year 2020: ¥28,990,000 (Direct Cost: ¥22,300,000、Indirect Cost: ¥6,690,000); Fiscal Year 2019: ¥30,030,000 (Direct Cost: ¥23,100,000、Indirect Cost: ¥6,930,000); Fiscal Year 2018: ¥27,300,000 (Direct Cost: ¥21,000,000、Indirect Cost: ¥6,300,000); Fiscal Year 2017: ¥26,520,000 (Direct Cost: ¥20,400,000、Indirect Cost: ¥6,120,000); Fiscal Year 2016: ¥61,100,000 (Direct Cost: ¥47,000,000、Indirect Cost: ¥14,100,000)
• Keywords: NASH肝癌 / AIM / 脂肪肝 / NASH / NAFLD / IgM

Outline of Annual Research Achievements

NASHはその一部が肝癌へと進行することから有効な治療法、診断法が求められている。これまでの研究によりNASH肝癌において癌抑制効果をもつことが既に明らかになっているAIMは、体内で通常IgMに結合しているが、IgMから解離して活性型となってはじめて癌抑制効果を発揮すると考えられている。そこで、本研究ではIgMからAIMを解離させるメカニズムを明らかにし、内在性AIMの活性化によるNASH肝癌治療を目指す。同時に、活性型AIM量と疾患の関連性を見出すことで、新しいNASH肝癌の早期診断・予後予測の樹立を目的とする。
H29年度は、前年度に樹立した活性型ヒトAIMのみを検出するELISA系を用いて、NASH-HCC、NASH、NAFLD患者検体の測定を行い、NASH-HCC患者における活性型AIM濃度の有意な上昇を見出し、論文発表を行った。NASH-HCC患者における活性型AIMの増加は特異性・感度ともに非常に高く、NASH-HCCに対する新規の有効なバイオマーカーとして大きく期待される。
さらに、活性型AIMのみを検出する抗ヒトAIMモノクローナル抗体を用いて、HTRF（Homogeneous Time-Resolved FRET）システムを用いたハイスループット測定系の構築に成功した。この系を用いて、薬学系研究科創薬機構との共同研究により、機構の有する約22万の低分子化合物に対し、AIM活性化能についてスクリーニングを行った。その結果、一次スクリーニングで約300個の候補化合物の絞り込みに成功した。
また、IgMおよびAIMに対しNegative stainの電子顕微鏡観察を行うことで、IgM-AIMの構造様式を明らかにすることに成功した。このことは、今後低分子化合物あるいは生理的活性化物質がどのようにしてAIMをIgMから解離させるのかを知る一助となると考えられる。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

H29年度は、NASH-HCC患者における活性型AIMの新規診断への有用性を示すことができ、実際に診断薬利用へとステップを進めることが出来た。また、AIM活性化剤の探索においては創薬機構との共同研究によりAIM活性化剤としての低分子化合物スクリーニングに着手し、ヒット化合物が得られるなど順調に進展した。さらに、IgM-AIMの構造が明らかになり、化学的な見地からもAIMとIgMの結合・解離機構を明らかにする目的に非常に近づいたと言える。また、並行して、研究分担者の済生会吹田病院・岡上武先生のご協力により様々な施設の協力を得て、検体を提供していただくヒト肝疾患患者のリクルートを進めた。H30年度にはこれらの解析を進め、AIMと肝疾患の関連性についてさらに深く検討を進める予定である。一方で生理的活性化物質の同定には至らなかったが、総合的に見て当初の計画以上に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

AIM活性化剤となるリード化合物を得ることが出来たため、今後さらにin vitro, in vivoで活性化能力を確認すると共に、安全性、安定性、薬物動態などを確認し、新規医薬品としてデザインを進め、AIM活性化医薬品の構築を進める予定である。同時に、肥満やNASH-HCCに対する効果も検討を行っていく。
急性腎障害時やNASH-HCC時にAIMを解離させる生理的活性化物質の探索については、これまで通りタンパク質であると仮定した探索に加え、それ以外の可能性についても検討を進める予定である。
また、ヒト肝疾患患者についてさらに拡大して解析を進め、AIMによるNASH-HCC診断法だけでなく、様々な角度からの診断法あるいは予後予測などを可能にしたいと考える。

Assessment Rating

Result (Rating)

A: Progress in the research is steadily towards the initial goal. Expected research results are expected.

Research Products

• [Int'l Joint Research] UC Davis, School of Medicine(米国)
• [Int'l Joint Research] The National Defense Medical Center(Taiwan)
• [Journal Article] AIM associated with the IgM pentamer: attackers on stand-by at aircraft carrier (2018)
  • Author(s): Miyazaki Toru、Yamazaki Tomoko、Sugisawa Ryoichi、Gershwin M Eric、Arai Satoko
  • Journal Title: Cellular and Molecular Immunology Volume: - Issue: 6 Pages: 563-574
  • DOI: 10.1038/cmi.2017.141
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Activation of apoptosis inhibitor of macrophage is a sensitive diagnostic marker for NASH-associated hepatocellular carcinoma (2017)
  • Author(s): Koyama Noriyuki、Yamazaki Tomoko、Kanetsuki Yuka、Hirota Jiro、Asai Tomohide、Mitsumoto Yasuhide、Mizuno Masayuki、Shima Toshihide、Kanbara Yoshihiro、Arai Satoko、Miyazaki Toru、Okanoue Takeshi
  • Journal Title: The Japanese Society of Gastroenterology Volume: なし Issue: 6 Pages: 770-779
  • DOI: 10.1007/s00535-017-1398-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Apoptosis inhibitor of macrophage ameliorates fungus-induced peritoneal injury model in mice (2017)
  • Author(s): Tomita T, Arai S, Kitada K, Mizuno M, Suzuki Y, Sakata F, Nakano D, Hiramoto E, Takei Y, Maruyama S, Nishiyama A, Matsuo S, Miyazaki T, Ito Y.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 7 Issue: 1 Pages: 6450-6450
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06824-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inflammatory and anti-inflammatory states of adipose tissue in transgenic mice bearing a single T-cell receptor. (2017)
  • Author(s): Matsumoto A, Taniguchi K, Takeda N, Yamamura KI, Arai S, Miyazaki T
  • Journal Title: International Immunology Volume: 29 Issue: 1 Pages: 21-30
  • DOI: 10.1093/intimm/dxx003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impact of feline AIM on the susceptibility of cats to renal disease. (2016)
  • Author(s): Sugisawa R, Hiramoto E, Matsuoka S, Iwai S, Takai R, Yamazaki T, Mori N, Okada Y, Takeda N, Yamamura KI, Arai T, Arai S, Miyazaki T.
  • Journal Title: Scientific Report Volume: 6 Issue: 1 Pages: 35251-35251
  • DOI: 10.1038/srep35251
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dietary fructose-induced hepatocellular carcinoma development manifested in mice lacking apoptosis inhibitor of macrophage (AIM). (2016)
  • Author(s): Ozawa T, Maehara N, Kai T, Arai S, Miyazaki T
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 21 Issue: 12 Pages: 1320-1332
  • DOI: 10.1111/gtc.12446
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A proteolytic modification of AIM promotes its renal excretion. (2016)
  • Author(s): Yamazaki T, Sugisawa R, Hiramoto E, Takai R, Matsumoto A, Senda Y, Nakashima K, Nelson PS, Lucas JM, Morgan A, Li Z, Yamamura KI, Arai S, Miyazaki T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 38762-38762
  • DOI: 10.1038/srep38762
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] NASH及びNASH肝癌におけるAIMの調節機構と臨床的意義について (2018)
  • Author(s): 山崎智子，宮崎徹
  • Organizer: 第14回酸化ストレスと肝研究会
• [Presentation] Expression of AIM by large peritoneal macrophages (LPMs) and its role in phagocytic activity (2017)
  • Author(s): Satoko Arai, Toru Miyazaki
  • Organizer: Keystone Symposia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NASH及びNASH肝癌におけるAIM（apoptosis inhibitor of macrophage）の調節機構と臨床的意義について (2017)
  • Author(s): 山崎智子
  • Organizer: 第53回日本肝臓学会総会
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を基盤とした新しい疾患治療パラダイム (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第32回日本Shock学会総会
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を基盤とした新しい疾患治療の展望 (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第56回日臨技中部圏支部医学検査学会
  • Invited
• [Presentation] Specific activation of apoptosis inhibitor of macrophage (AIM) in patients with NASH-associated hepatocellular carcinoma (2017)
  • Author(s): Tomoko Yamazaki, Toru Miyazaki, Takeshi Okanoue
  • Organizer: AASLD The Liver Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を基盤とした新しい疾患治療パラダイム (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: ウイルス・再生医科学研究所セミナー
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を用いた新しい疾患治療パラダイム (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第96回免疫アレルギー研究会
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を基盤とした新しい疾患治療パラダイム (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第215回CARDセミナー
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる異物除去機構を介した疾患の制御 (2017)
  • Author(s): 新井郷子
  • Organizer: 第35回内分泌代謝学サマーセミナー
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を基盤とした新しい疾患治療パラダイム (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: Scientific Exchange Meeting in Kanazawa
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構を基盤とした腎疾患克服に向けて (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第21回腎間質障害研究会
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる組織機能劣化抑制とその臨床応用 (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第14回岐阜マルチプルリスクファクター研究会
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる腎疾患克服に向けて (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 熊本県腎と薬剤研究会
  • Invited
• [Presentation] Inflammatory and anti-inflammatory states of adipose tissue in transgenic mice bearing a single T-cell receptor (2017)
  • Author(s): Toru Miyazaki
  • Organizer: MPUTC2017 Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study on activation of circulating AIM in multiple diseases-from NASH-HCC to acute lindly injury- (2017)
  • Author(s): Arai Satoko
  • Organizer: MPUTC2017 Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CKDにおける不可逆的病態進行の血中タンパク質AIMによる阻止を目指して (2017)
  • Author(s): 宮崎徹
  • Organizer: 第45回福岡腎臓病懇話会
  • Invited
• [Presentation] To convert irreversible diseases to reversible by apoptosis onhibitoe of macrophage (AIM) (2017)
  • Author(s): Toru Miyazaki
  • Organizer: ERATO/CREST/PRESTO Joint International Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Recruitment of T cells in the development of anti-inflammatory environment in adipose tissue is abrogated in transgenic mice bearing single T-cell receptor of T lymphocytes accumulating in obese adipose tissue (2016)
  • Author(s): 松元 彩香, 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: 第45回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-12-07
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる異物除去機構を介した新しい疾患制御パラダイム (2016)
  • Author(s): 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-02
  • Invited
• [Presentation] 血中におけるAIMの切断とその機能的変化 (2016)
  • Author(s): 山崎 智子, 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] ヒトAIMの疾患治療応用に向けた最適化 (2016)
  • Author(s): 中村 恵子, 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] 高フルクトース食に起因する生活習慣病におけるAIMの影響の解析 (2016)
  • Author(s): 小澤 崇之, 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] ネコ特異的な腎疾患自己治療機構の欠損 (2016)
  • Author(s): 杉澤 良一, 松岡 茂, 平本 絵美莉, 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] A novel defense system against multiple diseases via biological garbage clearance mediated by apoptosis inhibitor of macrophage (AIM) (2016)
  • Author(s): 宮崎 徹
  • Organizer: MPCTU第3回シンポジウム
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Invited
• [Presentation] 糖尿病合併症治療薬の開発と期待 (2016)
  • Author(s): 宮崎 徹
  • Organizer: 第31回日本糖尿病合併症学会・第22回日本糖尿病眼学会／合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-10-08
  • Invited
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構をもちいた新しい疾患治療パラダイム (2016)
  • Author(s): 宮崎 徹
  • Organizer: Infection and Immunity symposium
  • Place of Presentation: グランドハイアット福岡（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2016-09-30
  • Invited
• [Presentation] A role for circulating AIM protein in the pathogenesis of autoimmune type 1 diabetes (2016)
  • Author(s): 松元 彩香, 新井 郷子, 宮崎 徹
  • Organizer: ICI2016
  • Place of Presentation: Melbourne, Autralia
  • Year and Date: 2016-08-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血中タンパク質AIMによる生体内異物除去機構にもとづく新しい疾患治療パラダイム (2016)
  • Author(s): 宮崎 徹
  • Organizer: Vascular Biology Innovationに関する研究助成 第11回研究発表会
  • Place of Presentation: 椿山荘（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-08-20
  • Invited