| 研究領域 | 天然物が織り成す化合物潜在空間が拓く生物活性分子デザイン |
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| 研究課題/領域番号 |
23H04884
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
荒井 緑 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40373261)
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| 研究分担者 |
岩月 正人 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (70353464)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
136,240千円 (直接経費: 104,800千円、間接経費: 31,440千円)
2026年度: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2025年度: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円)
2024年度: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2023年度: 33,280千円 (直接経費: 25,600千円、間接経費: 7,680千円)
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| キーワード | 天然物 / 微生物 / ライブラリー / がん / 神経再生 / 休眠遺伝子 / 共培養 / マクロファージ / 免疫抑制作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本計画研究では、オリジナルの天然物探索法と微生物休眠遺伝子活性化法を用いて、放線菌・真菌等の微生物からの構造多様性に富む天然物取得とその生物活性評価を行い，化合物潜在空間を構築するためのデータとする。また、本研究班では、独自のアッセイ系によりタンパク質-タンパク質相互作用に影響する天然物を見いだしているため、それらを化合物潜在空間に導入し、新たにより簡略化された化合物を新規にデザインする。それらをタンパク質とのドッキングシュミレーションにより評価し、結合が強いと予想される化合物を有機合成により合成し、その生物活性を評価することにより、医薬に通ずる生物活性化合物を創出する。
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| 研究実績の概要 |
放線菌や真菌は，多くの有用な化合物を提供してきた．しかしながら，新たな新規天然物を生産するであろう生合成遺伝子の多くが眠ったままの休眠遺伝子であることがわかっている．我々は近年，病原放線菌と動物細胞の共培養法を開発し，休眠遺伝子活性化に成功している．この新規手法は，病原微生物が動物に感染する際の状況を再現し，疑似感染状態を模倣したもので，国内外でも初めての例であり独創的で新規性が高い．本研究では，本共培養法を病原真菌にも応用し，新たな共培養特異的化合物を見いだし，その生産機構に迫ることを目的とする．
本年度は，病原真菌Aspergillus fumigatusとマウスマクロファージ様細胞を共培養したところ，共培養特異的化合物がHPLCにて検出された．大量培養を行い，特異的化合物を単離し，NMR, HR-MS等により詳細な構造決定を行った．その結果，新規天然物fumigatinolactoneが得られた．その他にも共培養特異的化合物を３種，単離構造決定した．fumigatinolactoneの構造中にフマリルアラニンが含まれることに着目した．A. fumigatusをマウスに感染させると，A. fumigatusのフマリルアラニン生合成クラスターSidEが発現上昇することが報告されている．そこで共培養後にRNA-seqを行ったところ，共培養のみでもSidEの発現上昇が見られた．A. fumigatusは，RAW264と出会うことによってストレスがかかり，フマリルアラニンを多く生成し，fumigatinolactoneが得られたと考えている．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
1）病原真菌 Aspergillus fumigatusとマウスマクロファージ様細胞の共培養
Aspergillus fumigatusとマウスマクロファージ様細胞を共培養したところ，共培養時に生産が増強される化合物が検出され，大量培養して単離・構造決定したところ，新規天然物fumigatinolactone等が得られた．興味深いことにumigatinolactone等は，マクロファージによる一酸化窒素（NO）の産生を抑制した．この結果は，A. fumigatusが免疫細胞に打ち勝つために免疫抑制物質を産生する可能性があることを示唆している．
2）乳酸菌Sporolactobacillus inulinusとマウスマクロファージ様細胞との共培養
乳酸菌は整腸作用や免疫抑制等の生理機能を持つことが知られ，ヒトの健康に有益な効果を与えるProbioticsの一つとして知られている．しかし，報告されている機能の中には作用機序が明確でないものも多く残されている．乳酸菌と動物細胞との相互作用に興味をもち，共培養を行った．Sporolactobacillus inulinusとマウスマクロファージ様細胞の共培養を行ったところ，特異的化合物が産生された．本化合物は，ラジカル消去活性や抗ウイルス活性を有するヒトに有益な活性を有する化合物であった．現在，その生産メカニズム解析を行っている．
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| 今後の研究の推進方策 |
1）病原真菌 Aspergillus fumigatusとマウスマクロファージ様細胞の共培養
Aspergillus fumigatusとマウスマクロファージ様細胞を共培養したところ，共培養時に生産が増強される化合物が検出され，大量培養して単離・構造決定したところ，新規天然物fumigatinolactone等が得られた．興味深いことにfumigatinolactone等は，マクロファージによる一酸化窒素（NO）の産生を抑制した．この結果は，A. fumigatusが免疫細胞に打ち勝つために免疫抑制物質を産生する可能性があることを示唆している．
2）乳酸菌Sporolactobacillus inulinusとマウスマクロファージ様細胞との共培養
乳酸菌は整腸作用や免疫抑制等の生理機能を持つことが知られ，ヒトの健康に有益な効果を与えるProbioticsの一つとして知られている．しかし，報告されている機能の中には作用機序が明確でないものも多く残されている．乳酸菌と動物細胞との相互作用に興味をもち，共培養を行った．Sporolactobacillus inulinusとマウスマクロファージ様細胞の共培養を行ったところ，特異的化合物が産生された．本化合物は，ラジカル消去活性や抗ウイルス活性を有するヒトに有益な活性を有する化合物であった．現在，その生産メカニズム解析を行っている．
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