革新的Renal Precision Medicine 基盤構築への挑戦

• 研究課題/領域番号: 19H03379
• 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47040:薬理学関連
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 甲斐 広文 熊本大学, 大学院生命科学研究部附属グローバル天然物科学研究センター, 教授 (30194658)
• 研究分担者: 首藤 剛 熊本大学, 大学院生命科学研究部附属グローバル天然物科学研究センター, 准教授 (80333524) ; スイコ メリー・アン・ソテン 熊本大学, 大学院生命科学研究部附属グローバル天然物科学研究センター, 助教 (20363525)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2021年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: アルポート症候群 / Ⅳ型コラーゲン / 創薬 / Alport症候群 / Type IV collagen / Split NanoLuciferase / 遺伝子型 / 表現型 / IV型コラーゲン

研究開始時の研究の概要

アルポート症候群 (AS) は、腎糸球体基底膜を構成するα345 (IV) の遺伝子変異により発症する例外なく末期腎不全に至る重篤な指定難病である。本研究は、①α345 (IV) 異常による特徴を多面的・階層的に統合解析し、AS の重症度の推測システムを構築すること、②HTS 評価系と独自のAS創薬基盤 (新規マウス、患者iPS細胞由来腎オルガノイド) を活用したリード化合物を見出すこと、③他の慢性腎臓病におけるα345 (IV) の非翻訳領域変異に着目した基底膜脆弱性獲得メカニズムを解明することを目的とし、革新的なRenal Precision Medicine基盤構築に挑戦する。

研究実績の概要

近年のゲノム解析技術のめざましい進歩により，疾患関連遺伝子の網羅的解析が可能となり，遺伝子情報に基づいた “Precision Medicine”の機運は様々な疾患で高まっている．遺伝性腎疾患の分野においても，次世代シーケンサーによる遺伝子解析が普及し，原因遺伝子変異の同定による正確な診断と新たな疾患分類が精力的に行われている．本年度はAlport症候群のPrecision Medicineの実現に向けて，新規Type IV collagen α5 変異モデルの作製を試みた．Alport症候群の多くは，Type IV collagen α345の三量体形成の異常により発症するが，従来の病態解析や治療薬探索には，原因タンパク質を欠失させたマウスモデルが汎用されてきた．そのため，α345(IV) 変異体による病態形成機序やそれらを標的とした治療薬開発はほとんど行われていない．そこで，新たにα5(IV) 変異体の発現を有するモデルマウス (C57BL/6Jマウス) の作製を行った．α5(IV)においてミスセンス変異を挿入したG1244Dマウス, およびExon41を欠損 (C3790G>A変異患者で生じるexon skipを模擬) させたΔExon41マウスの2種類を樹立し，病態解析を行った．その結果，G1244Dマウスは35週齢時点においても腎病態を示さなかったが，ΔExon41マウスは10週齢から顕著なアルブミン尿・タンパク尿を示す進行性の腎病態を呈した．また，本マウスは，α345(IV) 三量体の分泌を欠損し，典型的な糸球体基底膜の異常を認めた．以上，ΔExon41マウスは，α345(IV) 三量体の異常と腎障害を評価可能な新規Alport症候群モデルマウスとなることが示された．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初予定通り，G1244Dマウス・ΔExon41マウスの作成に成功した．現在，詳細な病態解析を行なっているところではあるが，今後，Alport症候群のPrecision Medicineの実現のための先駆けのモデル動物として活用できる．

今後の研究の推進方策

これまでの研究から，申請者らが開発したin vitro評価系が，Alport症候群の疾患病態を予測できるツールとなること，さらには，新規変異マウスをAlport症候群のPrecision Medicineの実現のためのツールとして活用できる可能性が示唆された．今後は，in vitro評価系の実施により，活性と安全性が担保された HIT 化合物を見出し，薬効を本モデルマウスの腎機能パラメーターおよび組織学的検討により評価する．また，動物モデルと併せて，既に樹立済みの AS 患者 iPS 細胞を腎オルガノイドへ分化させ，基底膜の形態および α345 (IV)発現を中心に薬効を検討する予定である．

研究成果

• [国際共同研究] Georgia State University/Washington University School of Medicine(米国)
• [雑誌論文] Metformin ameliorates the severity of experimental Alport syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Omachi Kohei、Kaseda Shota、Yokota Tsubasa、Kamura Misato、Teramoto Keisuke、Kuwazuru Jun、Kojima Haruka、Nohara Hirofumi、Koyama Kosuke、Ohtsuki Sumio、Misumi Shogo、Takeo Toru、Nakagata Naomi、Li Jian-Dong、Shuto Tsuyoshi、Suico Mary Ann、Miner Jeffrey H.、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11
  • DOI: 10.1038/s41598-021-86109-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of discoidin domain receptor 2 in the renal dysfunction of alport syndrome mouse model (2021)
  • 著者名/発表者名: Sannomiya Yuya、Kaseda Shota、Kamura Misato、Yamamoto Hiroshi、Yamada Hiroyuki、Inamoto Masataka、Kuwazuru Jun、Niino Saki、Shuto Tsuyoshi、Suico Mary Ann、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Renal Failure 巻: 43 ページ: 510-519
  • DOI: 10.1080/0886022x.2021.1896548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Type IV Collagen Variants in CKD: Performance of Computational Predictions for Identifying Pathogenic Variants (2021)
  • 著者名/発表者名: Shulman Cole、Liang Emerald、Kamura Misato、Udwan Khalil、Yao Tony、Cattran Daniel、Reich Heather、Hladunewich Michelle、Pei York、Savige Judy、Paterson Andrew D.、Suico Mary Ann、Kai Hirofumi、Barua Moumita
  • 雑誌名: Kidney Medicine 巻: 3 ページ: 257-266
  • DOI: 10.1016/j.xkme.2020.12.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic background, recent advances in molecular biology, and development of novel therapy in Alport syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Nozu Kandai、Takaoka Yutaka、Kai Hirofumi、Takasato Minoru、Yabuuchi Kensuke、Yamamura Tomohiko、Horinouchi Tomoko、Sakakibara Nana、Ninchoji Takeshi、Nagano China、Iijima Kazumoto
  • 雑誌名: Kidney Research and Clinical Practice 巻: 39 ページ: 402-413
  • DOI: 10.23876/j.krcp.20.111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mild electrical stimulation with heat shock attenuates renal pathology in adriamycin-induced nephrotic syndrome mouse model (2020)
  • 著者名/発表者名: Teramoto Keisuke、Tsurekawa Yu、Suico Mary Ann、Kaseda Shota、Omachi Kohei、Yokota Tsubasa、Kamura Misato、Piruzyan Mariam、Kondo Tatsuya、Shuto Tsuyoshi、Araki Eiichi、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 18719-18719
  • DOI: 10.1038/s41598-020-75761-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of an Exon Skipping Therapy for X-linked Alport Syndrome With Truncating Variants in COL4A5. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamura T, Horinouchi T, Adachi T, Terakawa M, Takaoka Y, Omachi K, Takasato M, Takaishi K, Shoji T, Onishi Y, Kanazawa Y, Koizumi M, Tomono Y, Sugano S, Shono A, Minamikawa S, Nagano C, Sakakibara N, Ishiko S, Aoto Y, Kamura M, Harita Y, Miura K, Kanda S, Morisada N, and 6 others.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 11(1) ページ: 2777-2777
  • DOI: 10.1038/s41467-020-16605-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Melinjo seed extract increases adiponectin multimerization in physiological and pathological conditions. (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Oniki, T. Kawakami, A. Nakashima, K. Miyata, T. Watanabe, H. Fujikawa, R. Nakashima, A. Nasu, Y. Eto, N. Takahashi, H. Nohara, M. Ann Suico, S. Kotani, Y. Obata, Y. Sakamoto, Y. Seguchi, J. Saruwatari, T. Imafuku, H. Watanabe, T. Maruyama, H. Kai, T. Shuto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 4313-4313
  • DOI: 10.1038/s41598-020-61148-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Trimerization and genotype-phenotype correlation of COL4A5 mutants in Alport syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamura Misato、Yamamura Tomohiko、Omachi Kohei、Suico Mary Ann、Nozu Kandai、Kaseda Shota、Kuwazuru Jun、Shuto Tsuyoshi、Iijima Kazumoto、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Kidney International Reports 巻: - ページ: 718-726
  • DOI: 10.1016/j.ekir.2020.01.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Azithromycin inhibits constitutive airway epithelial sodium channel activation in vitro and modulates downstream pathogenesis in vivo. (2020)
  • 著者名/発表者名: Haruka Fujikawa, Taise Kawakami, Ryunosuke Nakashima, Aoi Nasu, Shunsuke Kamei, Hirofumi Nohara, Yuka Eto, Keiko Ueno-Shuto, Toru Takeo, Naomi Nakagata, Mary Ann Suico, Hirofumi Kai, Tsuyoshi Shuto.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌ． Ｐｈａｒｍ． Ｂｕｌｌ． 巻: 43 号: 4 ページ: 725-730
  • DOI: 10.1248/bpb.b19-01091
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 遺伝性腎炎アルポート症候群の原因タンパク質Type IV collagen α3α4α5の三量体形成を標的とした治療戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大町 紘平、Suico Mary Ann、首藤 剛、甲斐 広文
  • 雑誌名: 生化学 巻: 91 号: 3 ページ: 413-417
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2019.910413
  • ISSN: 0037-1017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A cell-based high-throughput screening method to directly examine transthyretin amyloid fibril formation at neutral pH (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueda Mitsuharu、Okada Masamitsu、Mizuguchi Mineyuki、et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 294 ページ: 11259-11275
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.007851
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Auto-measure emphysematous parameters and pathophysiological gene expression profiles in experimental mouse models of acute and chronic obstructive pulmonary diseases (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakashima R, Kamei S, Nohara H, Fujikawa H, Maruta K, Kawakami T, Eto Y, Takahashi N, Suico M.A., Takeo T, Nakagawa N, Kai H, Shuto T.
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 140 ページ: 113-119
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2019.01.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 可逆的Keap1阻害剤は遺伝性糸球体腎炎Alport症候群モデルマウスの腎病態を改善する (2021)
  • 著者名/発表者名: 加世田 将大、三宮 裕也、桑水流 淳、小木 彩矢佳、佐々木 亮子、砂本 秀利、吹屋 洋彦、西山 勇人、嘉村 美里、新納 咲紀、堀園 潤、小山 結実、Suico Mary Ann、大沼 和弘、奈良 太、首藤 剛、甲斐 広文
  • 学会等名: 日本薬学会 第141回年会 オンライン学会
• [学会発表] 遺伝性腎疾患Alport症候群の原因タンパク質を標的とした新規治療薬候補の同定及び薬効解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 桑水流 淳、加世田 将大、三宮 裕也、新納 咲紀、堀園 潤、小山 結実、Marry Ann Suico、首藤 剛、甲斐 広文
  • 学会等名: 日本薬学会 第141回年会 オンライン学会
• [学会発表] 遺伝性腎疾患Alport症候群に対する新規作用機序を有する薬物の同定及び薬効解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 桑水流 淳、加世田 将大、三宮 裕也、新納 咲紀、堀園 潤、小山 結実、Marry Ann Suico、首藤 剛、甲斐 広文
  • 学会等名: 第73回 日本薬理学会西南部会 オンライン学会
• [学会発表] アンメットメディカルニーズの高い難治性疾患への挑戦 - ミッションに基づくアカデミア天然物創薬 (2020)
  • 著者名/発表者名: 首藤 剛、Marry Ann Suico、Devkota Anjana、小澤 享子、三隅 将吾、岸本 直樹、河原 哲平、人羅 勇気、塚本 佐知子、甲斐 広文、菊池 正彦
  • 学会等名: 第73回 日本薬理学会西南部会 オンライン学会
• [学会発表] 変異Ⅳ型コラーゲンの輸送・分泌を促進する遺伝性腎疾患Alport症候群の新規治療薬 (2020)
  • 著者名/発表者名: 桑水流 淳、加世田 将大、三宮 裕也、新納 咲紀、堀園 潤、小山 結実、Mary Ann Suico、首藤 剛、甲斐 広文
  • 学会等名: 第15回 トランスポーター研究会年会 オンライン学会
• [学会発表] 慢性閉塞性肺疾患モデルに対する甲状腺ホルモン（T3）経気管投与の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 宜暉、藤川 春花、中嶋 竜之介、江藤 結花、那須 葵、Marry Ann Suico、甲斐 広文、首藤 剛
  • 学会等名: 第11回 トランスポーター研究会九州部会
• [学会発表] メリンジョ種子抽出物（MSE）による慢性閉塞性肺疾患モデルマウスの肺病態抑制作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 那須 葵、川上 太聖、藤川 春花、中嶋 竜之介、江藤 結花、野原 寛文、鬼木 健太郎、Mary Ann Suico、猿渡 淳二、甲斐 広文、首藤 剛
  • 学会等名: 第11回 トランスポーター研究会九州部会
• [学会発表] Alport 症候群におけるコラーゲン受容体 discoidin domain receptor 2の機能解明に向けた基礎的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宮 裕也、加世田 将大、嘉村 美里、桑水流 淳、Mary Ann Suico、首藤 剛、甲斐 広文
  • 学会等名: 第72回 日本薬理学会西南部会
• [学会発表] メリンジョ種子抽出物（MSE）による慢性閉塞性肺疾患モデルマウスの肺病態抑制作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 那須 葵、川上 太聖、藤川 春花、中嶋 竜之介、江藤 結花、野原 寛文、鬼木 健太郎、Mary Ann Suico、猿渡 淳二、甲斐 広文、首藤 剛
  • 学会等名: 第72回 日本薬理学会西南部会
• [学会発表] 慢性閉塞性肺疾患モデルに対する甲状腺ホルモン（T3）経気管投与の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 宜暉、藤川 春花、中嶋 竜之介、江藤 結花、那須 葵、Marry Ann Suico、甲斐 広文、首藤 剛
  • 学会等名: 第36回日本薬学会九州支部大会
• [学会発表] COPDモデルマウスに対する甲状腺ホルモン経気管投与の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 宜暉、藤川 春花、中嶋 竜之介、江藤 結花、那須 葵、Marry Ann Suico、甲斐 広文、首藤 剛
  • 学会等名: 第83回日本呼吸器学会・日本結核病学会 日本サルコイドーシス/肉芽腫性疾患学会 九州支部 秋季学術講演会
• [学会発表] Drug discovery for Alport Syndrome by screening of natural products library (2019)
  • 著者名/発表者名: Mary Ann Suico, Jun Kuwazuru, Kohei Omachi, Misato Kamura, Tsuyoshi Shuto, Hirofumi Kai
  • 学会等名: 第19回次世代創薬研究者養成塾ポスターフェス2019
• [学会発表] 各種アミロイドーシスに対するアミロイドブレーカーの探索研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 亮子、寺西 ゆり子、帖佐 圭佑、植田 光晴、橋本 那美、山縣 章正、中野 義雄、福島 友太朗、小澤 享子、Mary Ann Suico、首藤 剛、安東 由喜雄、甲斐 広文
  • 学会等名: 第19回次世代創薬研究者養成塾ポスターフェス2019
• [学会発表] 遺伝性腎炎Alport症候群に対する代謝異常の改善を企図したmetforminの効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加世田 将大、大町 紘平、横田 翼、嘉村 美里、寺本 啓祐、小嶋 遥、桑水流 淳、大槻 純男、Mary Ann Suico、首藤 剛、甲斐 広文
  • 学会等名: 第27回クリニカルファーマシーシンポジウム
• [学会発表] 閉塞性肺疾患と亜鉛の意外な関係性～亜鉛トランスポーターの観点から (2019)
  • 著者名/発表者名: 首藤 剛、亀井 竣輔、Mary Ann Suico、甲斐 広文
  • 学会等名: 第19回日本抗加齢医学会総会
• [学会発表] Therapeutic potential of metformin in novel COPD mouse model with diffuse-type emphysema (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryunosuke Nakashima, Hirofumi Nohara, Shunsuke Kamei, Haruka Fujikawa, Kasumi Maruta, Taisei Kawakami, Yuka Eto, Noriki Takahashi, Aoi Nasu, Mary-Ann Suico, Hirofumi Kai, Tsuyoshi Shuto
  • 学会等名: ASCB|EMBO 2019 meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Recent progress on high throughput screening-based search for therapeutic reagents against Alport syndrom (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kai, Mary Ann Suico, Tsuyoshi Shuto, Misato Kamura, Jun Kuwazuru, Haruka Kojima, Kohei Omachi
  • 学会等名: The 2019 International workshop on Alport Syndrome Siena, Italy
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a high-throughput screening system to evaluate nephrin expression on plasma membrane (2019)
  • 著者名/発表者名: Misato Kamura
  • 学会等名: American Society of Nephrology (ASN) kidney week 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Mild electrical stimulation with heat shock attenuates the skin inflammation in mouse model of psoriasis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yu Tsurekawa
  • 学会等名: 24th World Congress of Dermatology Milan 2019
  • 国際学会
• [備考] 遺伝性の難病腎炎「アルポート症候群」の遺伝子型から病気の重症度を予測するシステムの開発に成功！
  • URL: https://research-er.jp/articles/view/87078
• [産業財産権] 難治性遺伝性腎疾患アルポート症候群の根治療法のための薬剤 (2020)
  • 発明者名: 甲斐,首藤,メリーアン,塚本,三隅,河原,人羅,加藤,小谷,荒木
  • 権利者名: 甲斐,首藤,メリーアン,塚本,三隅,河原,人羅,加藤,小谷,荒木
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
• [産業財産権] 難治性遺伝性腎疾患アルポート症候群の根治療法のための薬剤 (2019)
  • 発明者名: 甲斐広文ら，他7名
  • 権利者名: 甲斐広文ら，他7名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019