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環状デプシペプチドMA026によるタイトジャンクション開口機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H02893
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分38040:生物有機化学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

臼井 健郎  筑波大学, 生命環境系, 教授 (60281648)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワードタイトジャンクション / Claudin / 環状デプシペプチド / 構造活性相関
研究開始時の研究の概要

近年、オプジーボを代表とする抗体などのバイオ医薬品が広く使われるようになってきた。バイオ医薬品は、その特異性と有効性の高さから急速に市場規模を拡大している一方、生体膜透過性が悪いため注射や点滴などの投与に頼らざるを得ない。このような投与法は通院が必要で、痛みも伴う侵襲的投与法であるため、患者のQOL(生活の質)低下を招いている。患者のQOL向上のための有効な手段として、張り薬や吸入剤といった経皮、経粘膜(経鼻、経肺)による非侵襲的投与が考えられており、その一つにTJ開口剤の利用が提案されている。
本研究では天然化合物MA026がTJを開口させるメカニズムを分子レベルで明らかにする。

研究成果の概要

MA026は上皮のバリア構造であるタイトジャンクション(TJ)を可逆的に開口する天然物である。本研究では生産菌の生合成遺伝子解析、及び全合成から天然型MA026の平面構造を確定するとともに構造活性相関検討を行った。さらに結晶構造から立体構造を明らかにし、親水性と疎水性の両親媒性の表面を有すること、TJ開口には疎水面のアミノ酸クラスターが重要であることを見出した。また、本物質がclaudin-1のVFDSLL配列と結合特異性が高い一方で、claudin-3,4といった腸管で発現するclaudinのVFDSLL相同配列とも結合することが示され、経口の物質透過促進剤になる可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MA026の可逆的TJ開口活性を利用することで、これまで注射などの侵襲的投与法を余儀なくされている難吸収性薬剤を、貼り薬や吸入剤といった経皮、経粘膜による非侵襲的手法で投与することが可能になると考えられる。今回の研究で明らかになった構造と活性の関係性や標的特異性は、高活性類縁体の合成へと展開でき、注射剤の経皮・経口薬への転換を可能にすることで、患者の薬剤投与への負担を軽減できるようになると期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] 注射・点滴不要のバイオ医薬品投与法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      向山海凪、南雲陽子、臼井健郎
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 72 ページ: 796-800

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Revision of Natural Cyclic Depsipeptide MA026 Established by Total Synthesis and Biosynthetic Gene Cluster Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Uchiyama Chihiro、Fukuda Akane、Mukaiyama Minagi、Nakazawa Yoshiki、Kuramochi Yuka、Muguruma Kyohei、Arimoto Mitsue、Ninomiya Akihiro、Kako Koichiro、Katsuyama Yohei、Konno Sho、Taguchi Akihiro、Takayama Kentaro、Taniguchi Atsuhiko、Nagumo Yoko、Usui Takeo、Hayashi Yoshio
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 16 ページ: 8792-8797

    • DOI

      10.1002/anie.202015193

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient receptor potential V4 channel stimulation induces reversible epithelial cell permeability in MDCK cell monolayers2019

    • 著者名/発表者名
      Mukaiyama M, Yamasaki Y, Usui T, and Nagumo Y.
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 593 号: 16 ページ: 2250-2260

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13490

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] TJ開口剤MA026のClaudinファミリーに対する標的特異性の検討2022

    • 著者名/発表者名
      向山海凪、内山千尋、福田茜、倉持由佳、今野翔、谷口敦彦、南雲陽子、林良雄、臼井健郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 天然物を用いた非侵襲的薬剤投与法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      南雲陽子、向山海凪、臼井健郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会 大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 環状ペプチドMA026のTJ開口活性の作用機構解析2021

    • 著者名/発表者名
      向山海凪、内山千尋、福田茜、倉持由佳、松垣直宏、千田俊哉、谷口敦彦、今野翔、林良雄、南雲陽子、臼井健郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部2021年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] MA026の構造訂正とTJ開口活性の作用機構解析2020

    • 著者名/発表者名
      南雲陽子、向山海凪、内山千尋、福田茜、有本光江、山﨑洋平、加香孝一郎、勝山陽平、谷口敦彦、林良雄、臼井健郎
    • 学会等名
      天然有機化合物討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Tight Junction開口剤MA026のClaudinに対する標的特異性2020

    • 著者名/発表者名
      向山海凪、内山千尋、福田茜、中澤圭輝、倉持由佳、谷口敦彦、南雲陽子、林良雄、臼井健郎
    • 学会等名
      日本農芸化学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MA026の構造訂正とTJ開口活性に関する構造活性相関検討2019

    • 著者名/発表者名
      向山海凪、山﨑洋平、内山千尋、福田茜、有本光江、加香孝一郎、谷口敦彦、林良雄、南雲陽子、臼井健郎
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Structure revision and SAR analysis of MA0262019

    • 著者名/発表者名
      Mukaiyama M, Uchiyama C, Fukuda A, Yamasaki Y, Taniguchi A, Hayashi Y, Nagumo Y, and Usui T
    • 学会等名
      The 10th Korea-Japan Chemical Biology Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/view/usui-lab/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 筑波大学生命環境科学研究科 臼井研究室

    • URL

      https://sites.google.com/view/usui-lab/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞層透過促進剤、薬剤吸収補助用組成物、及び医薬組成物2021

    • 発明者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 権利者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞層透過促進剤、薬剤吸収補助用組成物、及び医薬組成物2020

    • 発明者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 権利者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞層透過促進剤、薬剤吸収補助用組成物、及び医薬組成物2020

    • 発明者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 権利者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞層透過促進剤、薬剤吸収補助用組成物、及び医薬組成物2019

    • 発明者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 権利者名
      臼井健郎、南雲陽子、向山海凪、林良雄、谷口敦彦、内山千尋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 取得年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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