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ミトコンドリア病細胞死阻止機構の解明と創薬

Research Project

Project/Area Number 20H03648
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research InstitutionJichi Medical University

Principal Investigator

小坂 仁  自治医科大学, 医学部, 教授 (90426320)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 秋山 泰  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (30243091)
山口 雄輝  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (50345360)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywordsミトコンドリア病 / アポモルフィン / 酸化ストレス / 細胞死 / フェロトーシス
Outline of Research at the Start

ミトコンドリアは生体内ATP産生の中心であり、ミトコンドリア呼吸鎖複合体は、好気的代謝により、生体内が必要とするATPの大半を産生する。ミトコンドリア病とは、主として呼吸鎖複合体の遺伝性疾患であり、約1万人あたり1人と、頻度の高い遺伝性疾患である。
今回の研究では、各種誘導体を合成し、Apomorphineの細胞保護作用と①ATP産生上昇、②mTOR抑制、③炎症性サイトカインの抑制、④D-Rアゴニスト作用との関係を明らかにし、Apomorphineの細胞保護作用に必要な特性が①~④のいずれかを明らかにする。またApomorphineの結合蛋白を同定することにより、Apomorphineの細胞保護作用経路を明らかにし、同時に新規ミトコンドリア病治療薬を得る。

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリアは生体内ATP産生の中心であり、ミトコンドリア呼吸鎖複合体は、好気的代謝により、生体内が必要とするATPの大半を産生する。ミトコンドリア病とは、主として呼吸鎖複合体の遺伝性疾患であり、約1万人あたり1人と、頻度の高い遺伝性疾患である。現在、補酵素Q10の類縁体であるイデベノンが、レーバー遺伝性視神経炎に対する治療薬として(欧州での限定認可)、およびタウリンがMELASにおいて、脳梗塞の再発予防として認可されているのみであり、治療薬が切望されている。我々は、中枢神経薬のライブラリーから、この2剤より遥かに強力にROSによる細胞死を救済し、なおかつこの2剤にはない、ATP産生を上げる作用を有する薬剤, apomorphine, (Apo) を見出した。この研究においてapoの細胞死抑制経路を明らかにし、新規ミトコンドリア病治療薬を創出する。まずは2019年度に、Apoとドパミン受容体との結合モデリングより、ドパミンアゴニスト作用のない類似化合物をin silico screeningで見出した。またApoに機能性ナノ磁性微粒子である半田ビーズを固定化し、複数の結合蛋白をLC-MSにより同定した。2020年目には、国内で可能なApo誘導体の合成を終え、Apoとの構造類似化合物と誘導体について、BSOにより細胞死アッセイを行い、細胞死阻止効果のEC50を測定し、EC50;200nM以上の活性をもつ候補薬を絞り込んだ。また複数のApo結合蛋白について、実際にウエスタンブロッティングを行い、結合を確認するとともに、結合蛋白の機能に与える作用を解析した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

複数の結合蛋白を取得し、結合による作用について検討を加えることが可能であった。

Strategy for Future Research Activity

Apoに対する結合蛋白の中でApoの抗細胞死活性とミトコンドリア機能上昇にかかわると思われる候補蛋白を見出した。本年は、Apo/結合蛋白の、ドメインレベルでの相互作用部位を明らかにするとともに、候補蛋白/Apoの結合様式をモデリングする。またこの結合により、どのようなシグナルカスケードにより、抗細胞死作用およびATP合成増強作用、抗炎症作用を発揮しているのか明らかにする。今までに、見出した類似化合物や誘導体についても、上記結合と抗細胞死作用を検証することにより、薬剤として最も適切なリード化合物を見出すとともに、上記の結合と下流の作用を可視化するアッセイ系を作成し、今後の薬物スクリーニングへと発展させる。

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(5 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Valine-restricted diet for patients with ECHS1 deficiency: Divergent clinical outcomes in two Japanese siblings2021

    • Author(s)
      Sato-Shirai Ikuko、Ogawa Erika、Arisaka Atsuko、Osaka Hitoshi、Murayama Kei、Kuwajima Mari、Watanabe Miyuki、Ichimoto Keiko、Ohtake Akira、Kumada Satoko
    • Journal Title

      Brain and Development

      Volume: 43 Pages: 308-313

    • DOI

      10.1016/j.braindev.2020.10.003

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Validation of a mitochondrial RNA therapeutic strategy using fibroblasts from a Leigh syndrome patient with a mutation in the mitochondrial ND3 gene2020

    • Author(s)
      Yamada Y, Somiya K, Miyauchi A, Osaka H, Harashima H
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: - Pages: 7511-7511

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64322-8

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 原発性 CoenzymeQ10 欠乏症の早期診断系確立と病態解析2021

    • Author(s)
      渡邉知佳,宮内 彰彦,渡邊 美有紀,神保 恵理子,今澤 俊,村山 圭,大竹 明,山形 崇倫,小坂 仁
    • Organizer
      J-mit 特別オンラインシンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ECHS1欠損症患者における尿中代謝物の解析2020

    • Author(s)
      桑島真理、小坂仁、白井育子、濱田悠介、市本景子、村山圭、山形崇倫
    • Organizer
      第123回 日本小児科学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 皮膚線維芽細胞を用いた原発性コエンザイムQ10欠乏症の診断方法確立2020

    • Author(s)
      渡邉知佳,小坂仁,村山圭,大竹明,山形崇倫
    • Organizer
      第123回 日本小児科学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

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