土壌微生物より単離された新規抗腫瘍因子DIF及びその誘導体の作用機構解析

• 研究課題/領域番号: 17590115
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医療系薬学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 久保原 禅 群馬大学, 生体調節研究所, 助教授 (00221937)
• 研究分担者: 小島 至 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (60143492) ; 保坂 公平 群馬大学, 医学部, 教授 (70108992)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 細胞性粘菌 / DIF / 抗腫瘍因子 / PDE1 / 亜鉛 / Dictyostelium / がん

研究概要

細胞性粘菌Dictyostelium discoldeumは、最も下等な多細胞生物の1種であり、発生過程の最後に胞子塊と柄より成る子実体を形成する。細胞性粘菌の柄細胞分化誘導因子として、粘菌細胞が産生する低分子脂溶性物質DIF-1が同定されている。我々は、このDIF-1に抗腫瘍活性があることを発見し、以来、その作用機構の解析を行ってきた。
細胞性粘菌Dictyostelium discoldeumは、最も下等な多細胞生物の1種であり、発生過程の最後に胞子塊と柄より成る子実体を形成する。細胞性粘菌の柄細胞分化誘導因子として、粘菌細胞が産生する低分子脂溶性物質DIF-1が同定されている。我々は、このDIF-1に抗腫瘍活性があることを発見し、以来、その作用機構の解析を行ってきた。
近年我々は、DIF-1がphosphodiesterase 1 (PDE1)の直接の阻害剤であることを発見した。しかし、DIF-1が示す作用は、DIF-1によるPDEI阻害だけでは説明できない面があり、DIF-1の作用機構の詳細は不明である。
本研究において、我々は以下のように研究を進め、成果を挙げている。
1.30種類ほどのDIF-1の誘導体を化学合成し、それらの活性を比較し、化学構造-活性相関解析を行った。その結果、DIF-1より強力な抗腫瘍剤の候補物質を複数同定した。この構造を参考にさらに有効な誘導体開発を進めている。
2.DIF-1は、各種細胞の増殖を阻害する。DIF-1の作用機構を解明する目的で、RNAi法を利用して、DIF耐性株(HEK293細胞)の単離を試みている。
3.我々はDIF-1の研究を進める過程で、「DIF-1が細胞の糖代謝を促進する」ことを発見した。
4.また、細胞性粘菌におけるDIF-1の作用機構解析を行い、DIF-1は細胞内カルシウムとプロトン濃度を上昇させることにより機能することを示した。
5.粘菌由来の新たな薬理活性物質を発見した。
6.DIF-1研究の過程で、偶然にも亜鉛がCalcineurin活性の阻害剤であること、亜鉛がJurkat T細胞においてMitogen刺激によるIL-2産生を阻害することを見い出した。

研究成果

• [雑誌論文] Pharmacological evidence that stalk cell differentiation involves increases in the intracellular Ca^<2+> and H^+ concentrations in Dictyostelium discoideum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kubohara, Y., et al.
  • 雑誌名: Develop. Growth ＆ Differ. 49 ページ: 253-264
  • NAID: 40015330264
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 細胞性粘菌の分化誘導因子DIF-1が示す薬理作用 : 下等生物(粘菌)は面白い! (2007)
  • 著者名/発表者名: 久保原 禅
  • 雑誌名: 生化学 79 ページ: 148-151
  • NAID: 10018733652
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Pharmacological evidence that stalk cell differentiation involves increases in the intracellular Ca~<2+>and H^+ concentrations in Dictyostelium discoideum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kubohara, Y., et al.
  • 雑誌名: Develop. Growth ＆ Differ. 49 ページ: 253-264
  • NAID: 40015330264
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pharmacological activities of the Dictyostelium differentiation-inducing factor-1 (DIF-1):Cellular slime molds are fascinating lower eukaryotes! (2007)
  • 著者名/発表者名: Kubohara, Y.
  • 雑誌名: Seikagaku 79 ページ: 148-151
  • NAID: 10018733652
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Pharmacological evidence that stalk cell differentiation involves increases in the intracellular Ca^<2+> and H^+ concentrations in Dictyostelium discoidewn. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kubohara Y, Arai A, Gokan N, Hosaka K.
  • 雑誌名: Develop. Growth ＆ Differ. 49・3 ページ: 253-264
• [雑誌論文] 細胞性粘菌の分化誘導因子DIF-1が示す薬理作用 : 下等生物(粘菌)は面白い (2007)
  • 著者名/発表者名: 久保原 禅
  • 雑誌名: 生化学 79・2 ページ: 148-151
  • NAID: 10018733652
• [雑誌論文] Anti-leukemic activities of Dictyostelium secondary metabolites : A novel aromatic metabolite, 4-methyl-5-n-pentylbenzene-1, 3-diol, isolated from Dictyostelium mucoroides suppresses cell growth in human leukemia K562 cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, H., et al.
  • 雑誌名: Life Sciences 80 ページ: 160-165
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Anti-leukemic activities of Dictyostelium secondary metabolites : A novel aromatic metabolite, 4-methyl-5-n-pentylbenzene-1,3-diol, isolated from Dictyostelium mucoroides suppresses cell growth in human leukemia K562 cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi H, Oshima Y, Ichimura A, Gokan N, Hasegawa A, Hosaka K, KuboharaY.
  • 雑誌名: Life Sciences 80・2 ページ: 160-165
• [雑誌論文] Zinc ions suppress mitogen-activated interleukin-2 production in Jurkat cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 335 ページ: 162-167
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structural requirements of Dictyostelium differentiation-inducing factors for their stalk-cell-inducing activity in Dictyostelium cells and anti-proliferative activity in K562 human leukemic cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Gokan, N., et al.
  • 雑誌名: Biochem. Pharmacol. 70 ページ: 676-685
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dictyopyrones, novel α-pyronoids isolated from Dictyostelium spp., promote stalk cell differentiation in Dictyostelium discoideum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Arai, A., et al.
  • 雑誌名: Differentiation 73 ページ: 377-384
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Isolation and synthesis of a new aromatic compound, brefelamide, from Dictyostelium cellular slime molds and its inhibitory effect on proliferation of astrocytoma cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, H., et al.
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 70 ページ: 8854-8858
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Zinc ions suppress mitogen-activated interleukin-2 production in Jurkat cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 335 ページ: 162-167
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural requirements of Dictyostelium defferentiation-inducing factors for their stalk-cell-inducing activity in Dictyostelium cells and anti-proliferative activity in K562 human leukemic cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Gokan, N., et al.
  • 雑誌名: Biochem.Pharmacol. 70 ページ: 676-685
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Isolation and synthesis of a new aromatic compound, brefelamide, from Dictyostelium cellular slime molds and its inhibitory effect on proliferation of astrocytoma cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, H., et al.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 70 ページ: 8854-8858
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Zinc ions suppress mitogen-activated interleukin-2 production in Jurkat cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., Akaishi, E., Hosaka, K., Okamura, S., Kubohara, Y.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 335 ページ: 162-167
• [雑誌論文] Structural requirements of Dictyostelium differentiation-inducing factors for their stalk-cell-inducing activity in Dictyostelium cells and anti-proliferative activity in K562 human leukemic cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Gokan, N., Kikuchi, H., Nakamura, K., Oshima, Y., Hosaka, K., Kubohara, Y.
  • 雑誌名: Biochem.Pharmacol. 70 ページ: 676-685
• [雑誌論文] Dictyopyrones, novel α-pyronoids isolated from Dictyostelium spp., promote stalk cell differentiation in Dictyostelium discoideum. (2005)
  • 著者名/発表者名: Arai, A., Goto, Y., Hasegawa, A., Hosaka, K., Kikuchi, H., Oshima, Y., Tanaka, S., Kubohara, Y.
  • 雑誌名: Differentiation 73 ページ: 377-384
• [雑誌論文] Isolation and synthesis of a new aromatic compound, brefelamide, from Dictyostelium cellular slime molds and its inhibitory effect on proliferation of astrocytoma cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, H., Saito, Y., Sekiya, J., Okano, Y., Saito, M., Nakahata, H., Kubohara, Y., Oshima, Y.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 70 ページ: 8854-8858
• [産業財産権] 抗腫瘍剤 (2006)
  • 発明者名: 久保原禅, 保坂公平
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2006-022530
  • 出願年月日: 2006-01-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 抗腫瘍剤 (2006)
  • 発明者名: 久保原 禅, 保坂 公平
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2006-022530
  • 出願年月日: 2006-01-31
• [産業財産権] 糖代謝促進剤並びに肥満及び糖尿病治療薬のスクリーニング方法 (2005)
  • 発明者名: 久保原禅, 柴田宏
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2005-114576
  • 出願年月日: 2005-04-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 細胞性粘菌を利用した医薬候補物質のスクリーニング方法 (2005)
  • 発明者名: 久保原禅
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2005-166839
  • 出願年月日: 2005-06-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 抗腫瘍剤 (2005)
  • 発明者名: 久保原禅, 保坂公平
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2005-223927
  • 出願年月日: 2005-08-02
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 糖代謝促進剤並びに肥満及び糖尿病治療薬のスクリーニング方法 (2005)
  • 発明者名: 久保原 禅, 柴田 宏
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2005-114576
  • 出願年月日: 2005-04-12
• [産業財産権] 細胞性粘菌を利用した医薬候補物質のスクリーニング方法 (2005)
  • 発明者名: 久保原 禅
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2005-166839
  • 出願年月日: 2005-06-07
• [産業財産権] 抗腫瘍剤 (2005)
  • 発明者名: 久保原 禅, 保坂 公平
  • 権利者名: 群馬大学
  • 産業財産権番号: 2005-223927
  • 出願年月日: 2005-08-02