分岐鎖アミノ酸による網膜色素変性の新規進行抑制薬の開発

• Project/Area Number: 20J40157
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 56060:Ophthalmology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 長谷川 智子 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 分岐鎖アミノ酸 / 網膜色素変性 / 神経細胞変性 / 細胞内エネルギー / 神経保護 / グルコーストランスポーター

Outline of Research at the Start

網膜色素変性は網膜の神経細胞である視細胞が変性し、視野狭窄や視力低下が進行する難病である。日本では視覚障害原因の第2位を占めるが、視細胞の変性を防ぐ有効な治療法は確立されていない。
申請者らは現在までに、分岐鎖アミノ酸が、ストレス下培養細胞での細胞内エネルギー低下を抑制し、細胞死を抑制すること、網膜変性モデルマウスでは視細胞の変性を抑制し、網膜機能の低下を抑制することを明らかにした。
本研究では、分岐鎖アミノ酸による神経細胞の細胞死抑制メカニズムを解明し、また、網膜色素変性の変性進行を鋭敏に反映するバイオマーカーを解明することで、分岐鎖アミノ酸を用いた網膜色素変性の新規疾患進行抑制薬の開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、分岐鎖アミノ酸による神経細胞の細胞死抑制メカニズムを解明し、また、網膜色素変性の変性進行を鋭敏に反映するバイオマーカーを解明することで、分岐鎖アミノ酸による網膜色素変性に対する疾患進行抑制薬を開発することである。
申請者らは採用前までに、分岐鎖アミノ酸が小胞体ストレスや電子伝達系阻害ストレス下の培養細胞で、細胞内ATP濃度低下を抑制し、細胞死を抑制すること、網膜変性モデルマウスにおいて視細胞の変性を抑制し、網膜機能の低下を抑制することを明らかにしている。1年目の令和2年度には、蛍光標識された2-デオキシ-D-グルコース(2-DG)をHeLa細胞へとりこませ、蛍光量を測定することで、分岐鎖アミノ酸投与により、HeLa細胞において細胞内へのグルコースの取り込みが増強されることを明らかにした。２年目の令和3年度には、HeLa細胞において、Lonidamine、Heptelidic acid、shikoninによる解糖系の阻害下、およびUK5099添加によるクエン酸回路阻害下であっても、分岐鎖アミノ酸投与により細胞内ATP濃度低下が抑制されることを明らかにした。最終年度である令和4年度には、蛍光標識したグルコーストランスポーターを培養細胞へ強制発現させ、グルコーストランスポーターの動態のイメージングを行い、HeLa細胞およびマウスの視細胞由来細胞株である661W細胞において、分岐鎖アミノ酸投与により、グルコーストランスポーターの細胞膜へのトランスロケーションが促進されることを明らかにした。
本研究により、分岐鎖アミノ酸は、細胞内のグルコーストランスポーターの細胞膜へのトランスロケーションを促進し、細胞内へのグルコースの取り込みを増強することによって、細胞内ATP産生を増強することが示された。分岐鎖アミノ酸投与は、網膜神経細胞変性を抑制する治療法につながる可能性があると考えられる。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 分岐鎖アミノ酸はグルコーストランスポーターのトランスロケーション促進を介してアデノシン三リン酸（ATP）産生を増強する (2023)
  • Author(s): 岩井 祥子、長谷川智子、池田華子、辻川明孝
  • Journal Title: 日眼会誌 Volume: 127 Pages: 239-239
• [Journal Article] Branched Chain Amino Acids Promote ATP Production Via Translocation of Glucose Transporters (2022)
  • Author(s): Iwai Sachiko、Hasegawa Tomoko、Ikeda Hanako Ohashi、Tsujikawa Akitaka
  • Journal Title: Investigative Opthalmology & Visual Science Volume: 63 Issue: 9 Pages: 7-7
  • DOI: 10.1167/iovs.63.9.7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Detection Sensitivity of Retinitis Pigmentosa Progression Using Static Perimetry and Optical Coherence Tomography (2021)
  • Author(s): Hasegawa Tomoko、Oishi Akio、Ikeda Hanako Ohashi、Numa Shogo、Miyata Manabu、Otsuka Yuki、Oishi Maho、Tsujikawa Akitaka
  • Journal Title: Translational Vision Science & Technology Volume: 10 Issue: 8 Pages: 31-31
  • DOI: 10.1167/tvst.10.8.31
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 細胞内エネルギーと神経細胞死 (2020)
  • Author(s): 長谷川智子
  • Journal Title: あたらしい眼科 Volume: 7 Pages: 853-853
• [Journal Article] Hop flower extracts mitigate retinal ganglion cell degeneration in a glaucoma mouse model (2020)
  • Author(s): Hasegawa Tomoko、Ikeda Hanako O.、Iwai Sachiko、Sasaoka Norio、Kakizuka Akira、Tsujikawa Akitaka
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 21653-21653
  • DOI: 10.1038/s41598-020-78731-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Protective effect of branched chain amino acids in mouse models of retinal degeneration. (2022)
  • Author(s): Hasegawa Tomoko, Ikeda Hanako Ohashi, Iwai Sachiko, Tsujikawa Akitaka
  • Organizer: FUJIRETINA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 網膜色素変性の視野検査と光干渉断層計検査、眼底自発蛍光写真を用いた進行速度の検討 (2021)
  • Author(s): 伊賀雄平、長谷川智子、池田華子、宮田学、沼尚吾、大塚悠生、廣田吉満、辻川明孝
  • Organizer: 第60回日本網膜硝子体学会総会
• [Presentation] 網膜色素変性での視野検査と光干渉断層計検査の進行のとらえやすさの検討 (2020)
  • Author(s): 長谷川智子、大石明生、池田華子、宮田学、沼尚吾、大塚悠生、大石真秀、辻川明孝
  • Organizer: 第124回日本眼科学会総会