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遮断薬によるカリウムチャネル促進作用の分子機構と不整脈

研究課題

研究課題/領域番号 21K06812
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48030:薬理学関連
研究機関徳島文理大学

研究代表者

古谷 和春  徳島文理大学, 薬学部, 准教授 (40452437)

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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードイオンチャネル / 薬物 / 不整脈 / 薬理学 / 心臓電気生理学 / 構造生物学 / コンピューターシミュレーション / 創薬 / 電位依存性カリウムチャネル / 構造モデル / 電気生理学 / 心臓 / カリウムチャネル / 遮断薬
研究開始時の研究の概要

心室不整脈誘発の副作用リスクのある薬剤が、心室筋細胞の活動電位後の再分極を担う電位依存性カリウムチャネルのhERGチャネルを遮断することが知られている。しかしその作用の詳細や不整脈との関連は十分理解されていない。本研究の目的は、薬物-hERGチャネル相互作用の分子機構を理解し、薬物のhERGチャネル遮断活性に起因する不整脈誘発機構をより正しく理解することである。そのために、実験と理論の両面から解析を行う。この研究は、薬物によるイオンチャネル機能制御の理解を深め、hERG遮断薬の不整脈誘発リスクを再評価し、医薬品開発にも貢献する成果が期待される。

研究成果の概要

薬物誘発性不整脈の主要な原因は、薬物による心筋細胞の電位依存性カリウムチャネル(hERGチャネル)の遮断である。近年、hERG遮断薬として知られる薬物の多くはチャネルを遮断するだけでなく、電位依存的活性化を促進することが知られてきた。本研究では、遮断薬によるhERGチャネル活性化促進作用の分子機構の理解を進めた。また、薬物の構造からhERGチャネルへの作用を定量的に予測し、さらに心室筋細胞、心組織の機能にどう影響し、不整脈発生のリスクとなるか評価するパイプラインの開発も行なった。本研究の成果は、薬物誘発性不整脈の予測法や回避法の開発に繋がる可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電位依存性カリウムチャネルの一種であるhERGチャネルは、様々な薬物によって遮断され、QT延長症候群の原因となる。この機構は、長年、世界的な研究テーマである。本研究は、活性化を促進する作用を併せ持つ遮断薬に着目し、薬物によるhERGチャネル機能制御の分子機構を明らかにした。この成果は、分子薬理学領域の未解明な問題を解決し、学術的な意義があった。さらに、本研究の成果は、疾患の治療薬の開発段階で必要な心毒性の予測・評価・回避に関して示唆を与え社会的な意義もあった。

報告書

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

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of California, Davis(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Structural modeling of hERG channel-drug interactions using Rosetta2023

    • 著者名/発表者名
      Emigh Cortez Aiyana M.、DeMarco Kevin R.、Furutani Kazuharu、Bekker Slava、Sack Jon T.、Wulff Heike、Clancy Colleen E.、Vorobyov Igor、Yarov-Yarovoy Vladimir
    • 雑誌名

      Frontiers in Pharmacology

      巻: 14 ページ: 1244166-1244166

    • DOI

      10.3389/fphar.2023.1244166

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Facilitation of hERG Activation by Its Blocker: A Mechanism to Reduce Drug-Induced Proarrhythmic Risk2023

    • 著者名/発表者名
      Furutani Kazuharu
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 22 ページ: 16261-16261

    • DOI

      10.3390/ijms242216261

    • 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] Pore Opening, Not Voltage Sensor Movement, Underpins the Voltage-Dependence of Facilitation by a hERG Blocker2022

    • 著者名/発表者名
      Furutani Kazuharu、Kawano Ryotaro、Ichiwara Minami、Adachi Ryo、Clancy Colleen E.、Sack Jon T.、Kita Satomi
    • 雑誌名

      Molecular Pharmacology

      巻: 102 号: 5 ページ: 223-233

    • DOI

      10.1124/molpharm.122.000569

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural modeling of the hERG potassium channel and associated drug interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Maly Jan、Emigh Aiyana M.、DeMarco Kevin R.、Furutani Kazuharu、Sack Jon T.、Clancy Colleen E.、Vorobyov Igor、Yarov-Yarovoy Vladimir
    • 雑誌名

      Frontiers in Pharmacology

      巻: 13 ページ: 966463-966463

    • DOI

      10.3389/fphar.2022.966463

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular determinants of pro-arrhythmia proclivity of d- and l-sotalol via a multi-scale modeling pipeline2021

    • 著者名/発表者名
      DeMarco Kevin R.、Yang Pei-Chi、Singh Vikrant、Furutani Kazuharu、Dawson John R.D.、Jeng Mao-Tsuen、Fettinger James C.、Bekker Slava、Ngo Van A.、Noskov Sergei Y.、Yarov-Yarovoy Vladimir、Sack Jon T.、Wulff Heike、Clancy Colleen E.、Vorobyov Igor
    • 雑誌名

      Journal of Molecular and Cellular Cardiology

      巻: 158 ページ: 163-177

    • DOI

      10.1016/j.yjmcc.2021.05.015

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural modeling of the hERG potassium channel and associated drug interactions2021

    • 著者名/発表者名
      Maly Jan、Emigh Aiyana M.、DeMarco Kevin R.、Furutani Kazuharu、Sack Jon T.、Clancy Colleen E.、Vorobyov Igor、Yarov-Yarovoy Vladimir
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.07.08.451699

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] hERGの阻害剤による促進作用の機能的・構造的基盤2024

    • 著者名/発表者名
      古谷 和春, Cortez Aiyana, Vorobyov Igor, Yarov-Yarovoy Vladimir, 喜多 紗斗美
    • 学会等名
      第101回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] hERGチャネル遮断薬は開状態にあるhERGチャネルと相互作用し促進作用を発揮する2023

    • 著者名/発表者名
      古谷和春, 河野諒太朗, 一藁南, 足立亮, Colleen E. Clancy, Jon T. Sack, 喜多紗斗美
    • 学会等名
      第143回日本薬理学会近畿部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 薬物によるhERGチャネル遮断と活性化促進の構造基盤,2023

    • 著者名/発表者名
      和田友睦, 古谷和春, Aiyana M. Emigh Cortez, Igor Vorobyov, Vladimir Yarov-Yarovoy, 喜多紗斗美
    • 学会等名
      第13回トランスポーター研究会九州部会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 薬物によるhERGチャネル遮断と活性化促進の構造基盤2023

    • 著者名/発表者名
      古谷和春, 和田友睦, Aiyana M. Emigh Cortez, Igor Vorobyov, Vladimir Yarov-Yarovoy, 喜多紗斗美
    • 学会等名
      生体機能と創薬シンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] hERGチャネル遮断薬が活性化促進作用を発揮する構造的機構2023

    • 著者名/発表者名
      和田友睦, 古谷和春, Aiyana M. Emigh Cortez, Igor Vorobyov, Vladimir Yarov-Yarovoy, 喜多紗斗美
    • 学会等名
      第62回日本薬学会中国四国支部学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 薬理学実験から示唆される電位依存性カリウムチャネルのゲーティングに伴う構造変化2023

    • 著者名/発表者名
      古谷和春
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会シンポジウム「イオンチャネル研究の最前線: 新規イオン電流の評価から活性制御の動的構造基盤の解析まで」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 薬物誘発性不整脈リスクの予測への応用を目指した心筋細胞イオンチャネルの薬理学研究2022

    • 著者名/発表者名
      古谷和春
    • 学会等名
      第16回徳島文理大学薬学部学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コロナ禍で実施した薬理学実習から教員が学んだこと2022

    • 著者名/発表者名
      古谷和春、喜多紗斗美
    • 学会等名
      生体機能と創薬シンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] hERG Kv チャネル制御の機能構造的理解2022

    • 著者名/発表者名
      古谷和春
    • 学会等名
      生理研研究会2022 「構造情報を基盤とした膜機能分子の生理機能理解に向けて」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional and structural basis of hERG facilitation by its blockers2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuharu Furutani, Ryotaro Kawano, Satomi Kita
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Pore opening, not voltage sensor movement, underpins the voltage-dependence of facilitation by a hERG blocker2022

    • 著者名/発表者名
      Ryotaro Kawano, Kazuharu Furutani, Minami Ichiwara, Ryo Adachi, Colleen E. Clancy, Jon T. Sack, Satomi Kita
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Pore opening, not voltage sensor movement, underpins the voltage-dependence of facilitation by a hERG blocker2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuharu Furutani, Ryotaro Kawano, Minami Ichiwara, Ryo Adachi, Colleen E. Clancy, Jon T. Sack, Satomi Kita
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] hERG channel inactivation and drug binding2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuharu Furutani, Jan Maly, Vladimir Yarov-Yarovoy
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 薬物相互作用に影響するhERGチャネルの不活性化機構2022

    • 著者名/発表者名
      古谷和春、マリー ヤン、ヴラディミール ヨロフヨロボイ
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] hERGチャネルの不活性化機構と薬物相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      古谷和春
    • 学会等名
      2021年度 生理研研究会「比較統合生理学的観点からの循環生理の解析」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] ギャノング生理学 原書26版2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 泰伸、佐久間 康夫、岡村 康司(古谷 和春 分担翻訳)
    • 総ページ数
      910
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      4621307088
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 徳島文理大学薬学部薬理学講座ホームページ

    • URL

      http://p.bunri-u.ac.jp/lab12/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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