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海洋生物由来新規キヌレニン産生阻害剤のがん免疫寛容抑制剤としての展開

研究課題

研究課題/領域番号 21K05295
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分37020:生物分子化学関連
研究機関工学院大学

研究代表者

大野 修  工学院大学, 先進工学部, 准教授 (20436992)

研究分担者 松野 研司  安田女子大学, 薬学部, 教授 (50433214)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードKNP-1 / キヌレニン / センナリズタ / カウレルピン / IDO / RORγt / インバースアゴニスト / TMP920 / XY018 / STAT1 / SR0987 / cintirorgon / シアノバクテリア / がん免疫寛容 / メタボロミクス
研究開始時の研究の概要

がん細胞のキヌレニン産生を阻害する化合物は,免疫寛容の解除に基づく新規がん免疫療法剤としての応用が期待される。申請者は最近,海洋シアノバクテリアOkeania sp.より新規キヌレニン産生阻害剤KNP-1を単離した。本研究では,KNP-1によるがん細胞のキヌレニン産生抑制機構を解明し,KNP-1の新規がん免疫療法剤としての展開を目指す。新規キヌレニン産生阻害剤KNP-1を活用し,その作用メカニズムを明らかにすることで,がん免疫寛容の抑制機構の解明と,KNP-1の新たな医薬シードとしての応用に繋がる成果を得る。

研究実績の概要

海洋シアノバクテリアOkeania sp.由来のキヌレニン産生阻害剤である新規環状デプシペプチドKNP-1の構造確定と応用展開を目指した研究を実施した。国立医薬品食品衛生研究所のご協力により、前年度合成したKNP-1の3つのフラグメントを連結し提唱構造のKNP-1を合成していただいた。しかしながら、合成品のNMRスペクトルが単離品のものとは一致しなかったことから、提唱構造に誤りがあることが判明した。そこで、KNP-1のアミノ酸配列のMS/MS解析と、立体化学の検証が不十分であった2-hydroxyisovaleric acid (Hiva) 部位の立体構造のキラルカラムによる解析を実施した。その結果、これまでに決定していたアミノ酸配列は正しかった一方、KNP-1のHiva部位の立体化学は、提唱構造ではRとしていたが実際はSであることが示され、KNP-1の構造が訂正された。
また、新たなキヌレニン産生阻害剤の探索により、緑藻の一種センナリヅタの抽出物にキヌレニン産生阻害活性を見出し、既知ビスインドール化合物であるカウレルピンを単離した。インドールを原料とした本化合物の合成も達成したため作用機序解析を試み、カウレルピンは細胞内でキヌレニン産生に関わるindoleamine 2,3-dioxygenase(IDO)に選択的に作用することを見出した。
また、核内受容体RORγtとキヌレニン産生機構の相関に関して解析した。A431細胞においてインバースアゴニストであるXY018, TMP920処理により、IDOとその発現に寄与する転写因子STAT1の発現量が増加することが示された。この結果より、RORγtがキヌレニン産生のシグナル伝達を抑制する機構の一部が明らかとなり、今後、各種キヌレニン産生阻害剤の作用機序を解明するための重要な情報が得られた。

現在までの達成度 (区分)
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

新規キヌレニン産生阻害剤KNP-1と新たなキヌレニン産生阻害剤の作用機序解明に繋がる実験を通じて一定の成果が得られた。
海洋シアノバクテリアOkeania sp.由来の新規環状デプシペプチドであるKNP-1について、合成に基づく提唱構造の検証に取り組み、提唱構造に誤りがあることを見出した。そして、MS/MS解析とキラルカラムによる分析による構造の再検証を行い、提唱していたKNP-1の構造内の一か所の立体化学に誤りがあったことを解明し、構造の訂正に至った。
また、海洋生物を対象として新たなキヌレニン産生阻害剤の探索を試み、沖縄県で採集したセンナリヅタより単離したカウレルピンにキヌレニン産生阻害活性を見出した。本化合物について、インドールを出発原料とした合成にも着手し、量的確保も達成した。さらに、合成品を用いた作用機序の解析の結果、カウレルピンは、細胞内で代謝されることで生じた活性本体がIDOを選択的に阻害することでキヌレニン産生阻害活性を示すことを見出した。
また、KNP-1やカウレルピンが負に制御するキヌレニン産生機構に関して、RORγtによる活性調節機構についての解析を試みた。RORγtの活性を抑制するインバースアゴニストを用いた検証によって、2種類のインバースアゴニストがキヌレニン産生のシグナル伝達を促進する機構を明らかにできた。この結果は、他のキヌレニン産生阻害剤の作用機序を解明する上でも重要な情報となり得る。
以上の結果を踏まえ、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

引き続き、KNP-1及び新たなキヌレニン産生阻害剤の作用機序の解明と応用展開に向けた研究に着手する。
KNP-1の合成の過程で得られた各種誘導体や合成中間体についてキヌレニン産生阻害活性を評価し、構造活性相関の解明に取り組む。また、KNP-1のプローブ化を試み、蛍光基導入プローブを用いた細胞内局在部位の解析やビオチン導入プローブを用いた細胞内の標的タンパク質の解析にも着手する。KNP-1のキヌレニン産生阻害活性のメカニズムについては、STAT1の核内移行を細胞の核画分と細胞質画分を分けてウェスタンブロッティング法による解析に供することで明らかにする。また、その下流のSTAT1のDNAとの結合や転写活性に与えるKNP-1の影響についても検討する。
また、センナリヅタ由来のカウレルピンは、細胞内の酵素によって代謝されることでキヌレニン産生阻害活性を示すことが推測された。そのため、細胞内におけるカウレルピンによるキヌレニン産生阻害活性の活性本体の解明を進めていく。
また、A431細胞を用いてRORγtのアゴニスト/インバースアゴニスト処理した際のRORγtの発現量変化をWestern blotting法により検証する。また、siRNA法によりRORγtをノックダウンした際のキヌレニン産生量やIDO, STAT1の発現量を評価する。その後、RORγt アゴニスト/インバースアゴニスト処理したA431細胞におけるRORγt活性をルシフェラーゼレポーターアッセイにより評価する。これらの実験を通じて、RORγtの活性化がキヌレニン産生機構を制御する機構を明らかにする。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Inhibition of lipopolysaccharide-induced inflammatory signaling by soft-coral-derived prostaglandin A2 in RAW264.7 cells2022

    • 著者名/発表者名
      Osamu Ohno, Eika Mizuno, Junichiro Miyamoto, Tomoyuki Hoshina, Takuya Sano, Kenji Matsuno
    • 雑誌名

      Marine Drugs

      巻: 20 号: 5 ページ: 316-316

    • DOI

      10.3390/md20050316

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Isolation of caldorazole, a thiazole-containing polyketide with selective cytotoxicity under glucose-restricted conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Osamu Ohno, Arihiro Iwasaki, Kyouhei Same, Chihiro Kudo, Erika Aida, Kazuya Sugiura, Shimpei Sumimoto, Toshiaki Teruya, Etsu Tashiro, Siro Simizu, Kenji Matsuno, Masaya Imoto, Kiyotake Suenaga
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 24 号: 25 ページ: 4547-4551

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.2c01566

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] センナリヅタ由来のkynurenine産生阻害剤caulerpinの単離および機能解析2024

    • 著者名/発表者名
      上野航太郎、小岩井優、坂田優希、照屋俊明、松野研司、大野修
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会(船橋)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 核内受容体RORγt活性とkynurenine産生機構の相関の解析2024

    • 著者名/発表者名
      長谷部友花、里中彗伊太、武田翔太、大野修、松野研司
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会(船橋)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Kynurenine産生機構における核内受容体RORγtの寄与2023

    • 著者名/発表者名
      長谷部友花、里中彗伊太、武田翔太、大野修、松野研司
    • 学会等名
      第13回 CSJ化学フェスタ2023(東京)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] センナリヅタ由来のkynurenine産生阻害剤caulerpinの単離と機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      上野航太郎、小岩井優、坂田優希、照屋俊明、松野研司、大野修
    • 学会等名
      第13回 CSJ化学フェスタ2023(東京)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] センナリヅタ由来の kynurenine 産生阻害阻害剤 caulerpin の単離と機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      上野航太郎、坂田優希、照屋俊明、松野研司、大野修
    • 学会等名
      第10回工学院大学先進工学部イノベーションフォーラム[Innovation Forum of Advanced Engineering and Education(IFAEE)](八王子)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] スズメバチに含まれる新規生物活性物質の単離と機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      権来悟、萩原佳輔、笠原駿輔、木村将大、加藤学、景山心悟、生田智樹、松野研司、大野修
    • 学会等名
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟体サンゴ由来プロスタグランジンA2(PGA2)によるリポポリサッカライドのシグナル伝達阻害活性2023

    • 著者名/発表者名
      保科智之、水野瑛夏、宮本順一郎、松野研司、大野修
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 栄養飢餓選択的細胞死誘導物質panaxcerol Bの単離、合成と生物活性2023

    • 著者名/発表者名
      金窪爽音、長屋裕貴、松野研司、大野修
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] スズメバチ由来新規キチナーゼ阻害剤の単離、合成と機能解明2023

    • 著者名/発表者名
      笠原駿輔、権来悟、萩原佳輔、木村将大、加藤学、景山心悟、生田智樹、松野研司、大野修
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] キヌレニン産生を抑制する環状デプシペプチドKNP-1の構造決定および全合成研究2023

    • 著者名/発表者名
      古内志拓、人見悠毅、佐々木智未、岡本岳大、辻厳一郎、黒原崇、出水庸介、大野修、松野研司
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] がん細胞の代謝を標的とする天然由来新規化合物の単離と機能解明2022

    • 著者名/発表者名
      大野修
    • 学会等名
      上村大輔教授追悼記念講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 海洋生物に由来する栄養飢餓選択的な細胞死誘導物質の単離と機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      相田恵理香、岩崎有紘、末永聖武、松野研司、大野修
    • 学会等名
      第66回日本薬学会関東支部大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] オオスズメバチに含まれるキチナーゼ阻害剤の探索と機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      権来悟、萩原佳輔、笠原駿輔、木村将大、小山文隆、加藤学、景山心悟、生田智樹、松野研司、大野修
    • 学会等名
      第66回日本薬学会関東支部大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋シアノバクテリア由来新規キヌレニン産生阻害物質の単離と機能解明2022

    • 著者名/発表者名
      大野修、松野研司
    • 学会等名
      第34回海洋生物活性談話会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Kynurenine産生を抑制する環状デプシペプチドKNP-1の構造決定および全合成研究2022

    • 著者名/発表者名
      古内志拓、人見悠毅、佐々木智未、岡本岳大、辻厳一郎、黒原崇、出水庸介、大野修、松野研司
    • 学会等名
      第39回メディシナルケミストリーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋生物に由来する新規細胞応答制御物質の探索と機能解明2022

    • 著者名/発表者名
      大野修
    • 学会等名
      筑波大学令和4年度天然物化学セミナー特別講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] オオスズメバチ代謝物質に含まれる新規生物活性物質の探索と機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      権来悟、萩原佳輔、廣瀬琴美、木村将大、小山文隆、加藤学、景山心悟、生田智樹、松野研司、大野修
    • 学会等名
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] プロスタグランジンA2(PGA2)によるリポポリサッカライドのシグナル伝達阻害活性の解析2022

    • 著者名/発表者名
      水野瑛夏、宮本順一郎、松野研司、大野修
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] RORγt agonistによるキヌレニン産生阻害作用の解析2022

    • 著者名/発表者名
      里中彗伊太、武田翔太、大野修、松野研司
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] キイロスズメバチ由来キチナーゼ阻害物質の単離と機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      大野修、萩原佳輔、木村将大、権来悟、小山文隆、加藤学、景山心悟、生田智樹、松野研司
    • 学会等名
      第67回トキシンシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋シアノバクテリア由来新規キヌレニン産生阻害物質の単離と合成研究2021

    • 著者名/発表者名
      大野修
    • 学会等名
      有機合成化学協会東北支部福島地区講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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