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2019 年度 実績報告書

生体内恒常性制御システムを標的とした、生活習慣病と慢性臓器障害治療薬の創出

研究課題

研究課題/領域番号 18H02602
研究機関信州大学

研究代表者

新藤 隆行  信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (90345215)

研究分担者 神吉 昭子  信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (10397309)
村田 敏規  信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (50253406)
桜井 敬之  信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (80317825)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード生理活性因子 / 生活習慣病 / 臓器不全
研究実績の概要

生活習慣病や慢性臓器障害の新規治療戦略のためには、生体内恒常性制御のメカニズムの包括的な解析を進め、病態の本質を解明することが不可欠である。我々は、生体内の恒常性維持と臓器間連携を司る、新しい「生理活性因子の情報制御システム」=「AM-RAMPシステム」を同定し、生活習慣病や慢性臓器障害の新たな治療標的としてAM-RAMPシステムに着目した。
アドレノメデュリン(AM)は、血管拡張作用をはじめ、血管新生作用、抗酸化ストレス作用、抗炎症作用など多彩な生理活性を有する生理活性ペプチドである。我々はAMの機能の多様性を制御するメカニズムを解明するため、AMの受容体システムに着目した。AMおよびそのファミリーペプチドからなるカルシトニンスーパーファミリーの受容体である7回膜貫通型Gタンパク共役型受容体CLRには、RAMPと呼ばれる受容体活性調節タンパクが結合し受容体の機能を制御している。RAMPには1~3までのサブアイソフォームが存在する。
本研究では、我々のこれまでの研究基盤に基づき、心血管代謝システム疾患を中心に、AM-RAMPシステムの障害に伴い、生体内外からのストレスへの応答不全・破綻から引き起こされる病態のメカニズムを解明する。各病態に対して、抗体や低分子化合物を用いることで、AM-RAMPシステムの制御法を開発する。これらのアプローチにより、生活習慣病や慢性臓器障害などに対する新たな創薬につなげることを目的とする。

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

AMの生理機能は、AMの受容体活性調節タンパクRAMP2あるいはRAMP3によって制御されている。しかしながら、RAMP2とRAMP3の機能分化や病態生理学的意義の差異は不明であった。本年度の研究では、RAMP2とRAMP3について、胎生期から全身で遺伝子欠損させたマウス、あるいは成体において各組織特異的に遺伝子欠損を誘導できるマウスを樹立し、発生の異常や、成体での遺伝子欠損誘導後の脈管システムの変化を検討し、両者の機能分化を検討した。
RAMP2ノックアウトマウス(RAMP2-/-)は、胎生期に全身の浮腫や出血により致死となったが、成体での遺伝子欠損誘導後、血管炎や臓器障害が自然発症することから、AM-RAMP2システムは血管の発生と恒常性維持双方に必須である事が示された。
一方、RAMP3ノックアウトマウス(RAMP3-/-)は RAMP2-/と異なり正常に出生した。成体における術後リンパ浮腫モデルでは、血管、リンパ管特異的RAMP2-/-は共に、野生型マウスと比較して変化を認めなかったが、RAMP3-/-のみで浮腫の増悪を認めた。RAMP3-/-では、新生リンパ管数、血管数に変化はないものの、リンパ管の異常拡張、間質浮腫の増悪、炎症細胞浸潤の亢進が認められ、電子顕微鏡では、リンパ管内皮細胞におけるトコンドリアの空胞変性、繋留フィラメントの形成不全が特徴的に観察された。インドシアニングリーンを用いた耳介、尾部のリンパ管造影では、RAMP3-/-においてリンパ管ドレナージの不良が認められた。さらにRAMP3-/-では、腸管リンパ管による脂質の吸収遅延、乳糜の輸送障害が認められた。
以上の結果から、AM-RAMP2システムが発生段階の血管新生、成体での血管恒常性を制御しているのに対し、AM-RAMP3システムは成体でのリンパ管機能を制御している事がはじめて明らかとなった。

今後の研究の推進方策

癌の生命予後改善のためには、癌細胞を標的とした観点だけではなく、癌の増殖や転移に関わる血管やリンパ管、さらに癌微小環境や転移前土壌にも着目することが、新しい治療法の開発につながる可能性がある。
我々は、これまで血管拡張性ペプチドとしてとらえられてきたアドレノメデュリン(AM)が、血管、リンパ管の恒常性維持作用を有することを報告してきた。AMの生理機能は、主としてAMの受容体活性調節タンパクRAMP2あるいはRAMP3によって制御されている。我々はこれまでの検討から、AM-RAMP2システムが、血管の恒常性維持に働いている一方で、その機能破綻が癌の転移促進の原因となることを見出した。一方で、AM-RAMP3システムが、癌関連線維芽細胞(CAF)を活性化することにより、癌の悪性度を増悪させ、転移を促進させる可能性を見出した。したがって、RAMP2の選択的活性化、RAMP3の選択的抑制が、癌転移を抑制する新しい治療につながる可能性がある。
今後の研究では、これまでのRAMP2, RAMP3のノックアウトマウスの解析に加えて、RAMP2, RAMP3の過剰発現マウスなどを用いて、RAMP2による血管の恒常性維持、RAMP3によるCAFの活性化が、癌の転移におけるおよぼす影響とそのメカニズムを解明する。これらのマウスへの腫瘍移植モデルから、CAFの単離培養を行い、増殖や遊走性、細胞骨格、増殖因子分泌などの表現型を比較検討する。これらの結果を、AM-RAMP2システムとAM-RAMP3システムの機能分化や相互作用の解明につなげる。さらに、RAMP3-/-に対しAMを持続的に投与することで、AM-RAMP3システムの選択的阻害と、AM-RAMP2システムの選択的活性化状態を作り出し、癌転移抑制につながるか検証する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Placental extract suppresses cardiac hypertrophy and fibrosis in an angiotensin II-induced cachexia model in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Akihiro、Kamiyoshi Akiko、Sakurai Takayuki、Miyazaki Hiroyuki、Hirano Eiichi、Lim Hong Seok、Kaku Taiichi、Shindo Takayuki
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 5 ページ: e02655~e02655

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2019.e02655

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Porcine placental extract facilitates memory and learning in aged mice2019

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Akihiro、Tone Takahiro、Sugimoto Koji、Seok Lim Hong、Kaku Taiichi、Tohda Chihiro、Shindo Takayuki、Tamada Koji、Mizukami Yoichi、Hirano Eiichi
    • 雑誌名

      Food Science & Nutrition

      巻: 7 ページ: 2995~3005

    • DOI

      10.1002/fsn3.1156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Endogenous calcitonin gene-related peptide deficiency exacerbates postoperative lymphedema by suppressing lymphatic capillary formation and M2 macrophage accumulation2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui S, Tanaka M, Kamiyoshi A, Sakurai T, Ichikawa-Shindo Y, Kawate H, Dai K, Cui N, Wei Y, Tanaka M, Kakihara S, Nakamura K, Yamauchi A, Ishida K, Tanaka S, Kawamata M, Shindo T.
    • 雑誌名

      Am J Pathol.

      巻: 189 ページ: 2487-2502

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2019.08.011.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a mouse iron overload-induced liver injury model and evaluation of the beneficial effects of placenta extract on iron metabolism2019

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi A. Kamiyoshi A, Sakurai T, Miyazaki H, Hirano E, Lim HS, Kaku T, Shindo T.
    • 雑誌名

      Heliyon.

      巻: 5 ページ: e01637

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2019.e01637.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bindel-PCR: a novel and convenient method for identifying CRISPR/Cas9-induced biallelic mutants through modified PCR using Thermus aquaticus DNA polymerase2019

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Takayuki、Kamiyoshi Akiko、Takei Norio、Watanabe Satoshi、Sato Masahiro、Shindo Takayuki
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 9 ページ: 9923

    • DOI

      10.1038/s41598-019-46357-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a novel model of central retinal vascular occlusion and the therapeutic potential of the adrenomedullin-RAMP2 system2019

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi K, Tanaka M, Imai A, Toriyama Y, Iesato Y, Sakurai T, Kamiyoshi A, Ichikawa-Shindo Y, Kawate H, Tanaka M, Dai K, Cui N, Wei Y, Nakamura K, Iida S, Matsui S, Yamauchi A, Murata T, Shindo T.
    • 雑誌名

      Am J Pathol.

      巻: 189 ページ: 449-466

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2018.10.021.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of cardiovascular development and homeostasis by the adrenomedullin-RAMP system2019

    • 著者名/発表者名
      Shindo Takayuki、Tanaka Megumu、Kamiyoshi Akiko、Ichikawa-Shindo Yuka、Kawate Hisaka、Yamauchi Akihiro、Sakurai Takayuki
    • 雑誌名

      Peptides

      巻: 111 ページ: 55~61

    • DOI

      10.1016/j.peptides.2018.04.004

    • 査読あり
  • [学会発表] アドレノメデュリン-RAMP2システムの糖尿病合併症への応用2020

    • 著者名/発表者名
      新藤隆行
    • 学会等名
      第49回日本心脈管作動物質学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Pathophysiological significance of adrenomedullin-RAMP2 system in age-related macular degeneration2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka M, Hirabayashi K, Iesato Y, Imai A, Toriyama Y, Sakurai T, Kamiyoshi A, Ichikawa-Shindo Y, Kawate H, Tanaka M, Yamauchi A, Murata T, Shindo T.
    • 学会等名
      The Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) 2019
    • 国際学会
  • [備考] 信州大学医学部 循環病態学教室

    • URL

      http://www7a.biglobe.ne.jp/~shindo/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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