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水酸化オミクス解析を駆使した低酸素応答による代謝制御機構の全貌解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04723
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ゲノム生物学
研究機関群馬大学 (2018-2020)
九州大学 (2016-2017)

研究代表者

南嶋 洋司  群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20593966)

研究分担者 菱木 貴子  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (10338022)
久保 亜紀子  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (50455573)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード低酸素 / 水酸化 / プロリン / HIF / PHD / HIF-PH / 阻害薬 / 代謝 / 低酸素応答 / プロリン水酸化酵素 / 代謝生化学 / プロテオミクス / メタボロミクス
研究成果の概要

我々の身体の細胞内には酸素添加酵素 (oxygenase)が多数存在する。それぞれ酸素に対するKm値にこそ差はあるものの、酸素濃度が低下するとこれら酸素添加酵素の活性は低下する。そのなかでも低酸素による活性の低下が良く研究されている水酸化酵素に着目し、細胞内の水酸化状態を定量することにより低酸素応答そのものを定量・評価・把握する、すなわち「ヒドロキシオームの解析」を本研究の目標とした。質量分析器を駆使したメタボローム・プロテオーム・リピドーム解析により、細胞内の低酸素応答そのものの客観的定量・定性を可能とする「低酸素マーカー」分子を同定することが出来た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

申請者らの細胞内の水酸化反応に現れるような低酸素応答に関する基礎研究の成果が、ついにヒトの病気の治療へと応用され、代表的な低酸素センサーであるプロリン水酸化酵素PHDの阻害薬(HIF-PH阻害薬)が腎性貧血の治療薬として2019年に承認された。
これにより、従来のエリスロポエチン製剤不応性の腎性貧血患者の貧血に伴う心血管合併症などのリスクの軽減だけでなく、腎性貧血の早期治療による腎保護及び透析導入回避などが期待されるようになった。このように、本研究で示すように低酸素に対する応答反応の一環としての細胞内の水酸化反応の全貌を掌握することの科学的面白さや医学的な重要性が広く認められることとなった。

報告書

(6件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 1件、 招待講演 11件) 備考 (6件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] Howard Hughes Medical Institute/Dana-Farber Cancer Institute/Harvard Medical School(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Failure to sense energy depletion may be a novel therapeutic target in chronic kidney disease2019

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi H, Sasaki E, Nomura N, Mori T, Minamishima YA, Yoshizaki Y, Takahashi N, Furusho T, Arai Y, Mandai S, Yamashita T, Ando F, Maejima Y, Isobe K, Okado T, Rai T, Uchida S, Sohara E
    • 雑誌名

      Kidney international

      巻: 95 号: 1 ページ: 123-137

    • DOI

      10.1016/j.kint.2018.08.030

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 【酸素生物学】低酸素応答経路と疾患との関連2018

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 50 ページ: 180-183

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 低酸素応答による細胞内エネルギー代謝制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 雑誌名

      日本高気圧環境・潜水医学会関東地方会誌

      巻: 17 ページ: 15-22

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 低酸素応答とレドックスシグナル2018

    • 著者名/発表者名
      武田憲彦、南嶋洋司
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 36 ページ: 890-895

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 低酸素応答経路と疾患との関連2018

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 50 ページ: 14-17

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Targeting oxygen sensing prolyl hydroxylase (PHD) for metformin-associated lactic acidosis treatment.2017

    • 著者名/発表者名
      Oyaizu-Toramaru T, Suhara T, Hayakawa N, Nakamura T, Kubo A, Minamishima S, Yamaguchi K, Hishiki T, Morisaki H, Suematsu M, Minamishima YA
    • 雑誌名

      Mol Cell Biol.

      巻: 37 (16) 号: 16

    • DOI

      10.1128/mcb.00248-17

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 低酸素とがんの代謝2017

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 35 ページ: 1659-1663

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 低酸素応答による代謝制御とドラッグ・リポジショニング2017

    • 著者名/発表者名
      小柳津-寅丸智子、壽原朋宏、南嶋洋司
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 53 号: 3 ページ: 234-237

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.53.3_234

    • NAID

      130005398284

    • ISSN
      0014-8601, 2189-7026
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 酸素濃度センサー分子・PHDによる細胞内代謝調節2016

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 88 号: 3 ページ: 302-307

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880302

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acquired platinum resistance involves epithelial-to-mesenchymal transition through ubiquitin ligase FBXO32 dysregulation2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka N, Kosaka T, Miyazaki Y, Mikami S, Niwa N, Otsuka Y, Minamishima YA, Mizuno R, Kikuchi E, Miyajima A, Sabe H, Okada Y, Uhlen P, Suematsu M, Oya M
    • 雑誌名

      JCI insight

      巻: 1 号: 18

    • DOI

      10.1172/jci.insight.83654

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Obesity-induced kidney injury is attenuated by amelioration of aberrant PHD2 activation in proximal tubules2016

    • 著者名/発表者名
      Futatsugi K, Tokuyama H, Shibata S, Naitoh M, Kanda T, Minakuchi H, Yamaguchi S, Hayashi K, Minamishima YA, Yanagita M, Wakino S, Itoh H
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 6 号: 1 ページ: 365331-12

    • DOI

      10.1038/srep36533

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 敗血症における乳酸の役割 低酸素応答は血中乳酸値を下げるか?2016

    • 著者名/発表者名
      壽原朋宏、長田大雅、南嶋洋司、武田純三、森崎浩
    • 雑誌名

      臨床麻酔

      巻: 40 ページ: 599-607

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素応答と臓器間ネットワーク2021

    • 著者名/発表者名
      南嶋 洋司
    • 学会等名
      第106回日本消化器病学会/第4回消化器臓器間ネットワーク研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] HIF-PH阻害剤 - 低酸素応答が個体に与える影響 -2020

    • 著者名/発表者名
      南嶋 洋司
    • 学会等名
      第63回日本腎臓学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素応答の分子メカニズムと、その腎性貧血の治療への応用2020

    • 著者名/発表者名
      南嶋 洋司
    • 学会等名
      日本病院薬剤師会関東ブロック第50回学術大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素応答は敗血症の予後を改善させるか?2020

    • 著者名/発表者名
      壽原 朋宏, 伊原 奈帆, 南嶋 しづか, 寅丸 智子, 鈴木 悠太, 長田 大雅, 山田 高成, 南嶋 洋司, 森崎 浩
    • 学会等名
      第47回日本集中治療医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 様々な疾患の治療標的としての低酸素応答分子機構2019

    • 著者名/発表者名
      南嶋 洋司
    • 学会等名
      第7回低酸素研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BRCA1複合体による機能不全テロメアにおける細胞周期特異的なDNA損傷修復の制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      小西 昭充, 南嶋 洋司
    • 学会等名
      第78回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 早期細胞老化におけるアミノ酸代謝の変調2019

    • 著者名/発表者名
      荒牧 佑磨, 小西 昭充, 南嶋 洋司
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素応答分子メカニズムを標的とした、各種疾患治療法の開発~PHD阻害剤の臨床応用~2019

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 学会等名
      第92回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素応答を標的とした慢性腎臓病合併疾患治療法の開発~EPO代替療法・乳酸アシドーシス治療法編~2018

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 学会等名
      Tohoku Academy of Erythropoietin
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 硫化水素解毒酵素sulfide-quinone oxidoreductaseの機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      西村 明, 守田 匡伸, 南嶋 洋司, 井田 智章, 松永 哲郎, 藤井 重元, 本橋 ほづみ, 赤池 孝章
    • 学会等名
      日本毒性学会学術年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Targeting hypoxic response for the treatment of diseases2018

    • 著者名/発表者名
      Yoji Andrew Minamishima
    • 学会等名
      Hypoxia Research Meeting 2018 2018年7月19日 Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas "OXYGEN BIOLOGY: A NEW CRITERION OF INTEGRATED UNDERSTANDING OF LIFE"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素応答メカニズムを標的としたメトホルミン関連乳酸アシドーシス (MALA)の新規治療法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小柳津-寅丸智子、壽原朋宏、早川典代、中村貴、南嶋しづか、久保亜紀子、山口京二、菱木貴子、森﨑浩、末松誠、南嶋洋司
    • 学会等名
      第60回日本糖尿病学会/第4回肝臓と糖尿病・代謝研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素応答による細胞内エネルギー代謝制御機構2017

    • 著者名/発表者名
      小柳津-寅丸智子、壽原朋宏、早川典代、中村貴、南嶋しづか、久保亜紀子、山口京二、菱木貴子、森﨑浩、末松誠、南嶋洋司
    • 学会等名
      第17回日本高気圧環境・潜水医学会 関東地方会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低酸素環境下で酵素活性が低下するプロリン水酸化酵素 PHD を標的とした、腎性貧血や乳酸アシドーシスなど の様々な疾患の治療法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      南嶋洋司
    • 学会等名
      ComBio2017(2017年度生命科学系学会合同年次大会/第40回分子生物学会年会/第90回日本生化学会大会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 肝臓における低酸素応答を標的とした新たな乳酸アシドーシス治療法の開発 ~ Cori 回路制御機構の解明~2017

    • 著者名/発表者名
      壽原朋宏*, 菱木貴子, 笠原正貴, 早川典代, 小柳津智子, 中西豪, 久保亜紀子, 末松誠, 南嶋洋司, 森崎浩
    • 学会等名
      第43回日本集中治療医学会学術集会
    • 発表場所
      神戸国際展示場・神戸ポートピアホテル
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Targeting oxygen sensor PHD for the treatment of metformin-associated lactic acidosis (MALA)2017

    • 著者名/発表者名
      Oyaizu-Toramaru T, Suhara T, Hayakawa N, Nakamura T, Minamishima S, Kubo A, Yamaguchi K, Hishiki T, Morisaki H, Suematsu M, Minamishima YA*
    • 学会等名
      Keystone Symposia “Adaptations to Hypoxia in Physiology and Disease (X4)”
    • 発表場所
      Whistler Conference Centre , Whistler, BC, Canada
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Targeting the oxygen sensor PHD (prolyl hydroxylase) for the treatment of lethal lactic acidosis2017

    • 著者名/発表者名
      Oyaizu-Toramaru T, Suhara T, Hayakawa N, Nakamura T, Minamishima S, Kubo A, Yamaguchi K, Hishiki T, Morisaki H, Suematsu M, Minamishima YA*
    • 学会等名
      第90回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      長崎ブリックホール/長崎新聞文化ホール
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 膵癌細胞は間質のグリコサミノグリカンを栄養源にしている2016

    • 著者名/発表者名
      岸本翔太郎、早川典代、末松誠、南嶋洋司*
    • 学会等名
      第4回がんと代謝研究会
    • 発表場所
      かごしま県民交流センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Prolyl hydroxylase (PHD) as a therapeutic target for metformin-associated lactic acidosis2016

    • 著者名/発表者名
      寅丸智子*、壽原朋宏、早川典代、中村貴、南嶋しづか、菱木貴子、森崎浩、末松誠、南嶋洋司
    • 学会等名
      第4回低酸素研究会
    • 発表場所
      早稲田大学 先端生命医科学センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素・低栄養環境下で増殖する膵管癌 (PDAC)は、間質のグリコサミノグリカン (GAG)を栄養源にしている2016

    • 著者名/発表者名
      岸本翔太郎、早川典代、末松誠、南嶋洋司*
    • 学会等名
      第4回低酸素研究会
    • 発表場所
      早稲田大学 先端生命医科学センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素応答を標的とした各種疾患治療法の開発~致死的乳酸アシドーシスの新規治療法~2016

    • 著者名/発表者名
      小柳津-寅丸智子, 壽原朋宏, 早川典代, 中村貴, 南嶋しづか, 山口京二, 菱木貴子, 森崎浩, 末松誠, 南嶋洋司*
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膵癌細胞は癌間質のグリコサミノグリカンをエネルギー源にしている2016

    • 著者名/発表者名
      岸本翔太郎*、早川典代、末松誠、南嶋洋司
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 膵癌細胞は間質に豊富に存在するグリコサミノグリカンを栄養源にしている2016

    • 著者名/発表者名
      岸本翔太郎、早川典代、末松誠、南嶋洋司*
    • 学会等名
      第14回がんとハイポキシア研究会
    • 発表場所
      岐阜グランドホテル
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低酸素センサーPHDを標的としたメトホルミン誘発乳酸アシドーシス(MALA)治療法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      小柳津-寅丸智子、壽原朋宏、早川典代、中村貴、南嶋しづか、山口京二、菱木貴子、森崎浩、末松誠、南嶋洋司*
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/minamishima/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] Lab HP

    • URL

      http://biochemistry.med.gunma-u.ac.jp/Publications.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] 低酸素に対する応答反応と、その病気の治療への応用

    • URL

      https://researchmap.jp/minamishima/social_contribution/2987912

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 群馬大学大学院医学系研究科生化学講座

    • URL

      http://biochemistry.med.gunma-u.ac.jp/Research.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 新学術領域研究「酸素生物学」 酸素を基軸とする生命の新たな統合的理解

    • URL

      http://www.oxygenbiology.net/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 九州大学生体防御医学研究所細胞機能制御学部門分子医科学分野

    • URL

      http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 乳酸アシドーシスの予防又は治療のための医薬2017

    • 発明者名
      南嶋洋司、寅丸智子、壽原朋宏、山口京二
    • 権利者名
      南嶋洋司、寅丸智子、壽原朋宏、山口京二
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-078492
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 乳酸アシドーシスの予防又は治療のための医薬2016

    • 発明者名
      南嶋洋司、寅丸智子、壽原朋宏、山口京二
    • 権利者名
      南嶋洋司、寅丸智子、壽原朋宏、山口京二
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-04-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-05-20  

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