放線菌代謝物の網羅的分析と統計的手法による新規薬用資源の開拓 ー干潟からの創薬ー

• Project/Area Number: 19K07135
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 河原 哲平 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 特任准教授 (80822824)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 干潟 / 放線菌 / 単離・構造決定 / 天然物ライブラリー / 天然物 / ケミカルスクリーニング / 統計学的手法 / 干潟放線菌 / デレプリケーション / 天然物化学 / 主成分解析

Outline of Research at the Start

申請者は熊本大学に赴任して、日本最大の干潟が発達した大型閉鎖性内湾である九州西岸に着目した。干潟はかつて無用の地とされてきたが、独自の生態系が知られるようになり、近年では多様な微生物叢についても調査が進んでいる。
本研究では、これまでに蓄積したノウハウを駆使して構築可能となった、培養－エキス作製―成分分析のライン高速化システムを用いて、干潟微生物が創薬研究の新しい探索源となりうるのかを評価する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、九州地域の干潟地帯に注目した、新しい創薬資源の開拓を目指したものである。
干潟は一日に海底と陸上を体験する土地であったことから、過去には国内外を問わず不要の地とされていた。それゆえ独自の環境が保持され、現在ではユニークな微生物叢を維持することが知られている。
本研究ではまず、未利用資源のままとなっている干潟地帯および周辺地域から土壌を採集し、新たな放線菌ライブラリーを構築した。続いて、少量多検体培養を可能にしたオリジナルなハイスループット培養法を開発し、短期間で６,０００を超える干潟放線菌培養抽出ライブラリーを構築した。このライブラリーは、HIVや腎疾患、アミロイド病といった、アンメットメディカルニーズの高い疾患に対する治療薬開発スクリーニングに活用された。スクリーニングでヒットしたサンプル中から、活性に関与する化合物を同定した。
また一方で、世界に先駆けて干潟放線菌のメタボローム解析を行い、ユニークな二次代謝産物生産能を有する放線菌株を選抜した。これらは、新規化合物を生産することが予想されたため、目的とする二次代謝化合物の生産再現性や生産向上性に関する検討を行った。さらに、物質の安定性の確認と化合物の単離方法の検討を行った上で、化合物取得のための大量培養・化合物精製を行った。その結果、本年度は、９個の新規化合物の単離精製に成功した。化学構造や生物活性が明らかになったものについては論文準備あるいは執筆中であり、順次公開する。

Research Products

• [Journal Article] Cell-based screening of extracts of natural sources to search for inhibitors of the ubiquitin-proteasome system and identification of proteasome inhibitors from the fungus Remotididymella sp. (2022)
  • Author(s): Nishimura Soichiro、Hitora Yuki、Kawahara Teppei、Tanabe Mika、Ogata Eisuke、Kato Hikaru、Srikoon Pattaravadee、Watanabe Takashi、Tsukamoto Sachiko
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters Volume: 59 Pages: 128566-128566
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2022.128566
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Peniphilones A and B: Azaphilone Alkaloids from the Endophytic Fungus Penicillium maximae (2021)
  • Author(s): Yuhei Koyanagi , Yuki Hitora , Teppei Kawahara , Sachiko Tsukamoto
  • Journal Title: HETEROCYCLES Volume: 102 Issue: 2 Pages: 325-325
  • DOI: 10.3987/com-20-14373
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ukixanthomycin A: A Hexacyclic Xanthone from the Mudflat-Derived Actinomycete Streptomyces sp. (2020)
  • Author(s): Yuhei Koyanagi , Teppei Kawahara , Yuki Hitora , Sachiko Tsukamoto
  • Journal Title: HETEROCYCLES Volume: 100 Issue: 10 Pages: 1686-1686
  • DOI: 10.3987/com-20-14320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New phenylspirodrimane metabolites MBJ-0030, MBJ-0031, and MBJ-0032 isolated from the soil fungal strain Stachybotrys sp. f23793 (2020)
  • Author(s): Teppei Kawahara , Masashi Itoh , Miho Izumikawa , Noritaka Kagaya , Noriaki Sakata , Toshio Tsuchida , Kazuo Shin-Ya
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 84 Issue: 8 Pages: 1570-1575
  • DOI: 10.1080/09168451.2020.1757402
  • Peer Reviewed
• [Presentation] LC-MS分析を指標にした真菌由来新規ベタイン脂質の単離と構造解析 (2023)
  • Author(s): 木村一朗 , 人羅勇気 , 河原哲平 , 塚本佐知子
  • Organizer: 日本薬学会第143年会
• [Presentation] 細胞評価系を用いた真菌由来ユビキチン－プロテアソームシステム阻害物質の探索 (2021)
  • Author(s): 西村 宗一朗, 人羅 勇気, 河原 哲平, 加藤 光, Pattaravadee Srikoon, 渡邊 高志, 塚本 佐知子
  • Organizer: 日本薬学会第141年会
• [Presentation] 真菌 Penicillium maximaeから単離したpeniphilones A, Bについて (2021)
  • Author(s): 小栁 侑平, 人羅 勇気, 河原 哲平, 塚本 佐知子
  • Organizer: 日本薬学会第141年会
• [Presentation] アンメットメディカルニーズの高い難治性疾患への挑戦 - ミッションに基づくアカデミア天然物創薬 (2021)
  • Author(s): 首藤 剛、Marry Ann Suico、Devkota Anjana、小澤 享子、三隅 将吾、岸本 直樹、河原 哲平、人羅 勇気、塚本 佐知子、甲斐 広文、菊池 正彦
  • Organizer: 第73回 日本薬理学会西南部会
• [Presentation] HeLa/Fucci2細胞を用いた天然資源エキススクリーニングと細胞周期阻害物質の探索 (2020)
  • Author(s): 瀬治山藍, 人羅勇気, 加藤光, 河原哲平, Remy E, P. Mangindaan, 塚本佐知子
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] 人工飼料飼育カイコの食後高血糖を改善する機能性食品としての有用性の検討 (2020)
  • Author(s): 田川結希, 和田美貴代, 河原哲平
  • Organizer: 第73回 日本薬理学会西南部会
• [Presentation] 干潟放線菌が産生する新規6環性キサントンについて (2019)
  • Author(s): 小栁 侑平, 河原 哲平, 人羅 勇気, 塚本 佐知子
  • Organizer: 2019年度（第34回）日本放線菌学会大会 2019年9月23日