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血液脳関門の膜介在型経細胞輸送の新規分子機構の解明と中枢DDSへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 21H02649
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47060:医療薬学関連
研究機関熊本大学

研究代表者

大槻 純男  熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (60323036)

研究分担者 伊藤 慎悟  熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 准教授 (20466535)
増田 豪  熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 助教 (70383940)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード脳関門 / 脳毛細血管 / 膜輸送 / 内在化 / DDS / プロテオミクス / 血液脳関門
研究開始時の研究の概要

血液脳関門の膜介在型経細胞輸送は、中高分子の中枢DDSの標的として注目されている。しかし、応用性の広い膜吸着介在性トランスサイトーシスや透過方向性を規定する分泌過程の機構は不明である。本研究では新規知見を基盤とし血液脳関門の膜吸着介在性トランスサイトーシス及び分泌過程に関わる分子機構を解明し、新たな分子機構を統合し膜介在型経細胞輸送制御による中枢DDSの機能の促進を試みる。以上の知見は中枢DDSの開発と機能向上だけでなく、中枢維持機構としての血液脳関門輸送の新規生理機能の理解に重要である。

研究成果の概要

血液脳関門(BBB)の経細胞輸送は脳deliveryの標的として重要である。本研究では新規知見を基盤としBBBの膜介在型経細胞輸送系の輸送メカニズム、標的分子の細胞への影響、新規解析技術開発を目的とした。Insulin receptorはBBB機能維持として機能し、新規同定内在化分子のpodocalyxinは細胞膜タンパク質のリサイクリングに関与している。脳毛細血管単離技術と最新プロテオーム解析技術を統合し、高深度BBBプロテオーム情報を得て、BBBプロテオームの日内変動や新生児変化を明らかにした。得られた成果は今後の脳へdeliveryや薬物分布を理解する上で重要な知見となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳へのdeliveryの標的分子はBBBに発現する内在性タンパク質であるため、分子本来の脳毛細血管に対する機能を有する。つまりdelivery標的としての機能と内在性機能が干渉する可能性があり、本研究の成果はそのような干渉を見積もるために重要な知見を与える。また、脳へのdelivery開発には種差が問題となっており、また、病態時に健常と同様に脳へ分布するかも重要である。本研究で開発した高深度BBBプロテオーム解析技術はそのような課題に重要な情報を与える技術である。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 12件、 招待講演 12件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 1細胞プロテオミクスのハイスループット化に向けた油中液滴法の改良2023

    • 著者名/発表者名
      Yamahiro Maki、Masuda Takeshi、Ito Shingo、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      質量分析

      巻: 71 号: 4 ページ: 153-154

    • DOI

      10.5702/massspec.S23-52

    • ISSN
      1340-8097, 1880-4225, 1884-3271
    • 年月日
      2023-12-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of antibiotic-administration period on hepatic bile acid profile and expression of pharmacokinetic-related proteins in mouse liver, kidney, and brain capillaries2023

    • 著者名/発表者名
      Yagi Ryotaro、Masuda Takeshi、Ito Shingo、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Drug Metabolism and Pharmacokinetics

      巻: 50 ページ: 100494-100494

    • DOI

      10.1016/j.dmpk.2023.100494

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a method for isolating brain capillaries from a single neonatal mouse brain and comparison of proteomic profiles between neonatal and adult brain capillaries2023

    • 著者名/発表者名
      Hamada Yudai、Ogata Seiryo、Masuda Takeshi、Ito Shingo、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Fluids and Barriers of the CNS

      巻: 20 号: 1 ページ: 50-50

    • DOI

      10.1186/s12987-023-00449-w

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Proteomic alterations in the brain and blood?brain barrier during brain Aβ accumulation in an APP knock-in mouse model of Alzheimer’s disease2023

    • 著者名/発表者名
      Ito Shingo、Yagi Ryotaro、Ogata Seiryo、Masuda Takeshi、Saito Takashi、Saido Takaomi、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Fluids and Barriers of the CNS

      巻: 20 号: 1 ページ: 66-66

    • DOI

      10.1186/s12987-023-00466-9

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 標的プロテオミクスによるタンパク質絶対定量の基礎と応用2023

    • 著者名/発表者名
      大槻 純男
    • 雑誌名

      日本プロテオーム学会誌

      巻: 8 号: 2 ページ: 35-42

    • DOI

      10.14889/jpros.8.2_35

    • ISSN
      2432-2776
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Diurnal Changes in Protein Expression at the Blood–Brain Barrier in Mice2022

    • 著者名/発表者名
      Ogata Seiryo、Ito Shingo、Masuda Takeshi、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 45 号: 6 ページ: 751-756

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00016

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2022-06-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Knockdown of Podocalyxin Post-Transcriptionally Induces the Expression and Activity of ABCB1/MDR1 in Human Brain Microvascular Endothelial Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Nagano Hinako、Ogata Seiryo、Ito Shingo、Masuda Takeshi、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: - 号: 6 ページ: 1812-1819

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2022.02.006

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Human Hepatic Transporter Signature Peptides for Quantitative Targeted Absolute Proteomics: Selection, Digestion Efficiency, and Peptide Stability2022

    • 著者名/発表者名
      Mori Ayano、Masuda Takeshi、Ito Shingo、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Pharmaceutical Research

      巻: 39 号: 11 ページ: 2965-2978

    • DOI

      10.1007/s11095-022-03387-8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Insulin Receptor-Knockdown on the Expression Levels of Blood?Brain Barrier Functional Proteins in Human Brain Microvascular Endothelial Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Nagano Hinako、Ito Shingo、Masuda Takeshi、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Pharmaceutical Research

      巻: - 号: 7 ページ: 1561-1574

    • DOI

      10.1007/s11095-021-03131-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative and targeted proteomics-based identification and validation of drug efficacy biomarkers2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Takeshi、Mori Ayano、Ito Shingo、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Drug Metabolism and Pharmacokinetics

      巻: 36 ページ: 100361-100361

    • DOI

      10.1016/j.dmpk.2020.09.006

    • NAID

      210000165083

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advances in sample preparation for membrane proteome quantification2021

    • 著者名/発表者名
      Masuda Takeshi、Ito Shingo、Ohtsuki Sumio
    • 雑誌名

      Drug Discovery Today: Technologies

      巻: 39 ページ: 23-29

    • DOI

      10.1016/j.ddtec.2021.06.005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Methodologies and applications of proteomics for biomarker research2023

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuk
    • 学会等名
      2023 ICCP450/JSSX
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オミクスでトランスレーションの「壁」を壊せるのか?2023

    • 著者名/発表者名
      大槻純男
    • 学会等名
      第27回 薬物動態談話会セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス凍結脳からの脳毛細血管単離法の開発とBBBプロテオーム変動解析への応用2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎悟, 緒方星陵, 八木遼太郎, 増田豪, 大槻純男
    • 学会等名
      日本薬剤学会第38年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 定量プロテオミクスを利用した新生児マウス単離脳毛細血管の評価と血液脳関門プロテオームの成長変化の解明2023

    • 著者名/発表者名
      濱田祐大、緒方星陵、増田豪、伊藤慎悟、大槻純男
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the differences in brain microvascular endothelial cells between mice and humans by deep proteomics.2023

    • 著者名/発表者名
      Haruka Kumabe, Takeshi Masuda, Tomomi Furihata, Shingo Ito, Norie Araki, Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      Cerebral Vascular Biology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient isolation of brain capillary from a single frozen mouse brain and a small amount of frozen human brain for protein expression analysis.2023

    • 著者名/発表者名
      Shingo Ito, Serio Ogata, Takeshi Masuda, Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      Cerebral Vascular Biology 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isolation of brain capillaries from a single frozen mouse brain for quantitative proteomics2023

    • 著者名/発表者名
      Shingo Ito, Serio Ogata, Takeshi Masuda, Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      AFPS2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高深度プロテオミクスを用いた血液脳関門の種差の解明2023

    • 著者名/発表者名
      隈部遥香、増田豪、降幡知巳、伊藤慎悟、荒木令江、大槻純男
    • 学会等名
      日本プロテオーム学会2023年大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] プロテオーム解析に基づく脳内Aβ蓄積による脳病態進行と血液脳関門障害の関係の解明2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎悟, 八木遼太郎, 緒方星陵, 増田豪, 斉藤貴志, 西道隆臣, 大槻純男
    • 学会等名
      第42回日本認知症学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 最新プロテオームを活用した細胞機能の解析2023

    • 著者名/発表者名
      大槻純男
    • 学会等名
      第3回NCBAワーキンググループ研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] クレアチントランスポーター欠損マウスを用いた経口投与後のクレアチン体内動態の解明2023

    • 著者名/発表者名
      田代 尚人、宮野 綾華、伊藤 慎悟、杉本 道彦、荒木 喜美、中尾 聡宏、中潟 直己、竹尾 透、増田 豪、大槻 純男
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Cyclic peptide carriers to facilitate intestinal absorption and BBB permeability2023

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      BI Nanocarrier Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Blood-Brain Barrier Proteomics2023

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      5th Mini-Symposium on the Blood-Brain Barrier
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Proteome-based approach to human health and disease2023

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      CCII/ CGM Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Receptor-mediated transport for delivery of macro- and middle-molecular drug across biological barriers.2022

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      日本薬物動態学会第37回年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Changes in creatine levels in mouse models of creatine transporter deficiency syndrome2022

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Miyano, Shingo Ito, Yumi Iwata, Shin Nishiumi, Tomohide Gotoh, Michihiko Sugimoto, Kimi Araki, Satohiro Nakao, Naomi Nakagata, Toru Takeo, Takeshi Masuda, Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      The 3rd international virtual forum on modern pharmacology and toxicology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of the blood-brain barrier by membrane receptor2022

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki, Hinako Nagano, Seiryo Ogata, Takeshi Masuda, Shingo Ito
    • 学会等名
      4th Mini-Symposium on the Blood-Brain Barrier from Basic to Clinical Research
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 定量プロテオミクスを基盤とする血液脳関門における物質輸送分子と病態発症機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎悟
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cyclic peptides facilitating intestinal absorption and blood-brain barrier permeability2021

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 質量分析を用いた高感度タンパク質定量のノウハウ2021

    • 著者名/発表者名
      大槻純男
    • 学会等名
      慶應薬学先端実学(サイヤンス)セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Impact of intestinal flora on host metabolism of drug, sugar and lipid2021

    • 著者名/発表者名
      Sumio Ohtsuki
    • 学会等名
      The 39th Frontier Scientists Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マウス大脳と小脳の単離毛細血管における血液脳関門プロテオーム比較解析2021

    • 著者名/発表者名
      吉田尚功、伊藤慎悟、緒方星陵、増田豪、大槻純男
    • 学会等名
      日本薬剤学会第36年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 細胞膜タンパク質ビオチン標識法とSWATH-MSによる網羅的タンパク質定量法を組み合わせたヒト脳毛細血管内皮細胞における細胞内内在化膜タンパク質の同定2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎悟、大石真梨子、緖方星陵、上村立記、Pierre-Olivier Couraud、増田豪、大槻純男
    • 学会等名
      第37回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] エチレングリコールを用いた細胞分画法とプロテオミクスへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      増田豪、伊藤慎悟、石濱泰、大槻純男
    • 学会等名
      第42回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 熊本大学大学院生命科学研究部微生物薬学分野

    • URL

      https://ohtsuki-lab.jp/ja/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] 熊本大学大学院生命科学研究部微生物薬学分野

    • URL

      https://ohtsuki-lab.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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