各種疾病治療を目指した電位依存性ナトリウムチャネルサブタイプ選択的阻害剤の探索

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02199
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 此木 敬一 東北大学, 農学研究科, 准教授 (40292825)
• 研究分担者: 日高 將文 東北大学, 農学研究科, 助教 (00584848)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 電位依存性ナトリウムチャネル / ハイスループットスクリーニング / 電気生理実験 / テトロドトトキシン

研究実績の概要

本研究では、電位依存性ナトリウムチャネル（Nav）サブタイプに対する有毒二次代謝産物等の結合性を調べるハイスループットスクリーニング（HTS）系を樹立し、フグ毒テトロドトトキシン（TTX）誘導体からなるフォーカストライブラリー、クロイソカイメン由来フラクションライブラリーを基に、各種疾病治療の原石となるNavサブタイプ選択的阻害剤の探索を目的とする。
平成２９年度、293T細胞に一過性発現させた特定のNavサブタイプに対する有毒二次代謝産物等の結合性を調べるハイスループットスクリーニング（HTS）系の樹立を目指したが、同HTS系の樹立には至らなかった。
平成３０年度、連携研究者よりお預かりした各種グアニジン化合物等に対するNavの感受性を調べた。１）4,9-アンヒドロテトロドトキシン（4,9-anhydroTTX）はNav1.6に対して高選択性を示すTTX誘導体として知られる。しかし、昨年、我々は本性質が再現されなかったことを公表論文上で報告したところ、ある外国の研究者により、確かに4,9-anhydroTTXはNav1.6に対して高結合性を示したが、同試料の由来や保存状態は曖昧である旨、ご連絡を頂いた。我々はこの外国の研究者が保存用に用いていたジメチルスルオキシドを疑い、4,9-anhydroTTXをDMSO含有溶液に保存し、一定期間後、Nav1.6に対する選択性の有無が生じるかどうか調べることにした。その結果、保存直後、保存後2、3日の後で何も変化が生じず、293T細胞に一過性発現させたNav1.6に対する高結合性に確認に至らなかった。同保存液は次年度、再度、電気生理実験に適用しNav1.6選択性の有無を調査する所存である。２）連携研究者からお預かりした各種グアニジン基含有化合物をマウス神経芽細胞腫Neuro 2Aに投与し、電気生理実験によりNav阻害活性を調査した。しかし、いずれの化合物もNav阻害活性を示さなかった。３）一方、別の連携研究者よりお預かりした新規化合物はNav阻害活性を示した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

平成29年度、電位依存性ナトリウムチャネル（Nav）のアゴニストであるベラトリジン（VER）をNav発現細胞に添加し、生じた細胞膜の脱分極を膜電位感受性蛍光色素で捉える手法の開発を目指したが、計画通りではなかった。原因は、Navを一過性発現する293T細胞において蛍光色素で捉えうる顕著な脱分極作用が生じていなかったためと考えている。そこで、予め複数のNavサブタイプが発現するマウス神経芽細胞腫Neuro 2Aを用いる軌道修正を測ったが、同様の結果であった。
平成30年度内における当該研究の進展は順調であったと捉えている。

今後の研究の推進方策

Navに対する有毒二次代謝産物等の結合をハイスループットでスクリーニングする観測系の樹立は極めて困難であることがわかったため、電気生理実験によりセミハイスループットスクリーニングを実施する。当初の計画にあったクロイソカイメン抽出物を各種溶媒分画して得られるフラクションライブラリーを用い、マウス神経芽細胞腫Neuro 2Aに発現するNavの感受性を調べることにより、新規Nav結合性二次代謝産物を探索する計画である。

研究成果

• [国際共同研究] トロント大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: トロント大学
• [雑誌論文] Metabolomic study of saxitoxin analogues and biosynthetic intermediates in dinoflagellates using 15N-labelled sodium nitrate as a nitrogen source (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuko Cho*, Shigeki Tsuchiya, Takuo Omura, Kazuhiko Koike, Hiroshi Oikawa, Keiichi Konoki, Yasukatsu Oshima, Mari Yotsu-Yamashita
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 3460
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-39708-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pufferfish saxitoxin and tetrodotoxin binding protein (PSTBP) analogues in the blood plasma of the pufferfish Arothron nigropunctatus, A. hispidus, A. manilensis, and Chelonodon patoca (2018)
  • 著者名/発表者名: Mari Yotsu-Yamashita, Yuuma Nagaoka, Koji Muramoto, Yuko Cho, Keiichi Konoki
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 16 ページ: 224
  • DOI: 10.3390/md16070224
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 渦鞭毛藻の麻痺性貝毒生合成に対する 5-ethynyl-2’-deoxyuridine の影響と作用点 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長 由扶子, 土屋成輝, 大村卓朗, 小池一彦, 此木敬一, 大島泰克, 山下まり
  • 学会等名: 平成31年度公益社団法人日本水産学会春季大会
• [学会発表] 高純度テトロドトキシン類縁体の調製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下まり, 佐藤恭佳, 工藤雄大, 長 由扶子, 此木敬一
  • 学会等名: 平成31年度公益社団法人日本水産学会春季大会
• [学会発表] テトロドトキシン推定生合成中間体のテトロドトキシン含有生物への投与 (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉本敬太, 工藤雄大, 宮坂忠親, 安立昌篤, 長 由扶子, 此木敬一, 千葉親文, 西川俊夫, 山下まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 渦鞭毛藻におけるサキシトキシン生合成の15N同位体標識硝酸ナトリウムを用いたメタボロミクス解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長 由扶子, 土屋成輝, 大村卓朗, 小池一彦, 及川 寛, 此木敬一, 大島泰克, 山下まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 東日本で養殖したホタテガイ中のLC-MS/MSによる麻痺性貝毒分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 沼野 聡, 工藤雄大, 長 由扶子, 此木敬一, 山下まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] カイニン酸新規類縁体の探索及び生合成経路の推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前野優香理, 寺田竜太, 小瀧裕一, 長 由扶子, 此木敬一, 山下まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] ソロモン諸島産の海洋生物中のNav阻害活性物質の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 春日政人, Clyde Gorapava Puilingi, 角替俊輔, 中崎敦夫, 長 由扶子, 西川俊夫, 此木 敬一, 山下 まり
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 電位依存性ナトリウムチャネルに対するサキシトキシン誘導体の阻害活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山田智士, 安達栞菜, 長由扶子, 山下まり, 此木敬一, 長澤 和夫
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] ホタテガイ中腸腺のオカダ酸アシル化酵素の探索に向けた活性測定法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 寺内将斗, 古用幸愛, 長 由扶子, 山下まり, 此木敬一
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] スピロイミン環を有する海洋天然物の生物活性中心構造の合成とそのニコチン性アセチルコリン受容体阻害能の評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 南野 宏, 土川博史, 村田道雄, 此木敬一
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会2019
• [学会発表] C11位に着目した新規サキシトキシン誘導体の合成及びパッチクランプ法を用いたNaチャネル阻害活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 星 美波, 安達栞菜・山田智士, 大木麻菜, 石塚 颯, 此木敬一, 山下まり, 長澤和夫
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会2019
• [学会発表] Sensitivity of the voltage-gated sodium channel subtypes, Nav1.1 to Nav1.7, against guanidine-containing natural products and their analogues (2019)
  • 著者名/発表者名: Tadaaki Tsukamoto, Yukie Chiba, Shunsuke Tsunogae, Tomoshi Yamada, Yuko Cho, Ryo Sakakibara, Takuya Imazu, Shouta Tokoro, Yoshiki Satake, Yuki Ishikawa, Yoshiki Nakane, Masaatsu Adachi, Atsuo Nakazaki, Toshio Nishikawa, Minoru Wakamori, Mari Yotsu-Yamashita, Keiichi Konoki
  • 学会等名: 新学術領域研究(研究領域提案型)「化学コミュニケーションのフロンティア」第1回国際シンポジウム（ISCC2019）（第4回公開シンポジウム）
  • 国際学会
• [学会発表] テトロドトキシン類縁体に対する電位依存性ナトリウムチャネルの感受性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 塚本匡顕, 千葉雪絵, 若森 実, 日高將文, 山田智士, 角替俊輔, 長 由扶子, 榊原 良, 今津拓也, 所 聖太, 佐竹佳樹, 安立昌篤, 西川俊夫, 山下まり, 此木敬一
  • 学会等名: 第60回天然有機化合物討論会
• [学会発表] ホタテガイ中腸腺に存在するオカダ酸アシル化酵素の探索法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺内将斗, 古用幸愛, 長 由扶子, 山下まり, 此木敬一
  • 学会等名: 日本農芸化学会東北・北海道合同支部大会（東北支部第153回大会）
• [学会発表] マイトトキシンの膜透過性亢進作用の機構解明に向けた電気生理学的アプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田智士, 岩本真幸, 長 由扶子, 老木成稔, 村田道雄, 山下まり, 此木敬一
  • 学会等名: 日本農芸化学会東北・北海道合同支部大会（東北支部第153回大会）
• [学会発表] Bioconversion of putative biosynthetic intermediates of amnesic shellfish toxin, domoic acid, in the diatom Pseudo-nitzschia multiseries (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukari Maeno, Yuichi Kotaki, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Mari Yotsu-Yamashita
  • 学会等名: Tohoku University's Chemistry Summer School
  • 国際学会
• [学会発表] Screening for bioactive compounds in marine organisms collected in the Solomon Islands (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Kasuga, Clyde Gorapava Puilingi, Atsuo Nakazaki, Shunsuke Tsunogae, Yuko Cho, Keiichi Konoki, Toshio Nishikawa, Mari Yotsu-Yamashita
  • 学会等名: Tohoku University's Chemistry Summer School
  • 国際学会
• [学会発表] 記憶喪失性貝毒ドウモイ酸の新規生合成中間体の同定と生合成経路の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前野優香理, 小瀧裕一, 寺田竜太, 長 由扶子, 此木敬一, 山下まり
  • 学会等名: 第29回万有仙台シンポジウム
• [備考] 所属先HP（東北大学大学院農学研究科・天然物生命化学分野）
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/bukka/index-j.html
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/read0140760/