心筋の収縮・弛緩制御分子を標的とした新規心不全治療法の開発

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17390224
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 新井 昌史 群馬大学, 医学部, 講師 (60270857)
• 研究分担者: 倉林 正彦 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00215047)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• キーワード: 心不全 / 遺伝子治療 / SERCA2 / ホスホランバン / 遺伝子転写 / RNA干渉法 / レンチウイルスベクター / 心機能

研究概要

1)レンチウイルスベクターを用いたSERCA2遺伝子導入
ラットに心筋梗塞を作製し、この心不全モデルに対し、低体温・心停止下で冠動脈経由でレンチウイルスベクター遺伝子導入を行った。心エコーによる左室駆出分画は、Sham手術群が30%、β-gal遺伝子(対照遺伝子)群が10%と低値であるのに対して、SERCA2遺伝子群は16%と有意な改善を認めた。また、LVEDP、+dP/dt、-dP/dt、tau、Emaxもβ-gal遺伝子群に比べ、SERCA2遺伝子群では有意な改善が得られた。さらに、遺伝子導入6ヶ月後の段階で、SERCA2遺伝子導入は心不全の生命予後を有意に改善させた。各実験群の心筋からRNAを抽出し、DNAマイクロアレイを行った。SERCA2遺伝子導入により、心不全で低下したリアノジン受容体、アクチンやミオシンなどの構造張白、ミトコンドリアの電子伝達系蛋白、活性酸素消去系蛋白、プロテインキナーゼーA、Aktななどの生存にかかわる遺伝子の発現を上昇させた。さらに、心不全によって増加するコラーゲンなどの線維、アンジオテンシン受容体、エンドセリン-1、カスパーゼ-3など、細胞障害性に作用する遺伝子発現を抑制した。すなわち、形態だけでなく、分子レベルでもリモデリングを抑制することが明らかになった。
2)SERCA2遺伝子転写活性亢進を機序とする新規心不全治療薬の開発
薬剤ライブラリーをスクリーニングして、転写活性を1.5倍以上上昇させる化合物を9種ほど得た。候補薬剤"M"は、培養細胞に低濃度のドキソルビシン(心不全誘導刺激)を添加した段階から著明なSERCA2転写活性化作用を示した。この効果はカルベジロールが無効となる1μM量の添加においても認められた。そこで、ラットの腹部大動脈縮窄による圧負荷心不全モデルに投与したところ、心臓でのSERCA2 mRNA発現量を約20%増加させることができた。
3)ホスホランバン干渉RNA導入によるSERCA2遺伝子の機能亢進
ラット培養心筋細胞モデルにおいて、合成二重鎖オリゴヌクレオチドにより、ホスホランバンmRNAを高度に減少させることができたため、in vivoモデルの実験系に移行した。ラットを開胸し、低体温・心停止下でホスホランバンsiRNAを有するBR-14マイクロバブルを経冠動脈的に注入した。この際に、超音波を照射し、心筋への遺伝子導入を試みた。

研究成果

• [雑誌論文] Increased Connective Tissue Growth Factor Relative to Brain Natriure tic Peptide as a Determinant of Myocardial Fibrosis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koitabashi N, Arai M, Kogure S, Niwano K, Watanabe A, Aoki Y, Maeno T, Nishida T, Kubota S, Takigawa M, Kurabayashi M
  • 雑誌名: Hypertension 49 ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] レンチウイルスベクターによるSERCA2遺伝子導入はラット実験的心筋梗塞による心不全を改善し、左室リモデリングを抑制する (2007)
  • 著者名/発表者名: 新井昌史, 庭野和生
  • 雑誌名: 日薬理誌 129 ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Increased Connective Tissue Growth Factor Relative to Brain Natriuretic Peptide as a Determinant of Myocardial Fibrosis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koitabashi N, Arai M, Kogure S, Niwano K, Watanabe A, Aoki Y, Maeno T, Nishida T, Kubota S, Takigawa M, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Hypertension. 49 ページ: 1-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Jagged 1-selective Notch Signaling Induces Smooth Muscle Differentiation via a RBP-J{kappa}-dependent Pathway. (2006)
  • 著者名/発表者名: Doi H, Iso T, Sato H, Yamazaki M, Matsui H, Tanaka T, Manabe I, Arai M, Nagai R, Kurabayashi M
  • 雑誌名: J Biol Chem. 281 ページ: 28555-28564
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Competitive binding of CREB and ATF2 to cAMP/ATF responsive element regulates eNOS gene expression in endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Niwano K, Arai M, Koitabashi N, Hara S, Watanabe A, Sekiguchi K, Tanaka T, Iso T, Kurabayashi M
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vasc Biol. 26 ページ: 1036-1042
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] D114-selective Notch signaling induces ephrinB2 gene expression in endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iso T, Maeno T, Oike Y, Yamazaki M, Doi H, Arai M, Kurabayashi M
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 341 ページ: 708-714
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Jagged1-selective notch signaling induces smooth muscle differentiation via a RBP-Jkappa-dependent pathway. (2006)
  • 著者名/発表者名: Doi H, Iso T, Sato H, Yamazaki M, Matsui H, Tanaka T, Manabe I, Arai M, Nagai R, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 281 ページ: 28555-28564
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Competitive binding of CREB and ATF2 to cAMP/ATF responsive element regulates eNOS gene expression in endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Niwano K, Arai M, Koitabashi N, Hara S, Watanabe A, Sekiguchi K, Tanaka T, Iso T, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vase Biol. 26 ページ: 1036-1042
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dll4-selective Notch signaling induces ephrinB2 gene expression in endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Iso T, Maeno T, Oike Y, Yamazaki M, Doi H, Arai M, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 341 ページ: 708-714
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Carvedilol effectively blocks oxidative stress-mediated downregulation of sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2 gene transcription through modification of Sp1 binding. (2005)
  • 著者名/発表者名: Koitabashi N, Arai M, Tomaru K, Takizawa T, Watanabe A, Niwano K, Yokoyama T, Wuytack F, Periasamy M, Nagai R, Kurabayashi M
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 328 ページ: 116
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] HERP1 inhibits myocardin-induced vascular smooth muscle cell differentiation by interfering with SRF binding to CArG box. (2005)
  • 著者名/発表者名: Doi H, Iso T, Yamazaki M, Akiyama H, Kanai H, Sato H, Kawai-Kowase K, Tanaka T, Maeno T, Okamoto E, Arai M, Kedes L, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vasc Biol. 25 ページ: 2328-2334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Carvedilol effectively blocks oxidative stress-mediated downregulation of sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase 2 gene transcription through modification of Sp1 binding. (2005)
  • 著者名/発表者名: Koitabashi N, Arai M, Tomaru K, Takizawa T, Watanabe A, Niwano K, Yokoyama T, Wuytack F, Periasamy M, Nagai R, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 328 ページ: 116-124
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cardiac sarcoidosis detected by FDG-PET (2005)
  • 著者名/発表者名: Goto K, Okamoto E, Morita M, Sasamoto T, Endo M, Umezawa K, Suguta M, Kaneko Y, Nakano A, Arai M, Hasegawa A, Kurabayashi M.
  • 雑誌名: Nippon Naika Gakkai Zasshi. 94 ページ: 1396-1398
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] SERCA2 (SR Ca2+-ATPase) 日本臨床 心不全最新の基礎臨床研究の進歩 (2007)
  • 著者名/発表者名: 新井昌史
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 日本臨床社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より