使われなくなったFDA承認薬を再活用した臓器再生に関する日米共同研究

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19KK0230
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 阪井 丘芳 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (90379082)
• 研究分担者: 井階 一樹 大阪大学, 大学院歯学研究科, 特任研究員 (00849432) [辞退] ; 田中 信和 大阪大学, 歯学部附属病院, 助教 (20570295) ; 皆木 瞳 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 特別研究員(RPD) (70754810)
• 研究期間 (年度): 2019-10-07 – 2024-03-31
• キーワード: 唾液腺

研究実績の概要

本国際共同研究の目的は、唾液腺細胞の増殖と発生機構に注目して、放射線による組織の障害を軽減できる薬剤、放射線障害から組織再生を誘導できる薬剤を探索し、臨床応用を目指すことである。細胞増殖活性を高め臓器形成を誘導する薬剤を網羅的に探索することと、放射線照射を用いて投与薬剤の障害抑制効果を判定する予定である。将来的には、唾液腺で得られた知見を活用し、肺・腎臓・乳腺・涙腺などの他臓器の再生医療に発展させることを目標としている。臓器の損傷・修復機構を解明するために、マウス唾液腺の損傷・修復モデルを作成した。唾液腺損傷後の組織を解析し、修復過程を詳細に観察し、指標となる組織を見出そうと探索してきた。
【損傷・修復モデルの観察】放射線照射後の成体マウス唾液腺の変化を観察する。照射距離、照射範囲、照射量を検討し、継時的に組織を採取し、損傷後に修復する過程を組織学的に観察してきた。
【組織により異なる損傷程度の検討】唾液腺組織は大きく上皮組織と間葉組織で構成されている。さらに上皮自体も細分化され、腺房、導管だけでなく、周囲は筋上皮、神経などから形成されている。損傷後、周囲環境と相互作用しながら、組織が修復される。再生過程における上皮細胞の動態を調査してきた。
【細胞増殖・臓器形成を誘導する薬剤のスクリーニング】FDA承認済み化合物や薬理活性が判明した化合物、米国で臨床試験まで到達した化合物等を用いて薬剤のスクリーニング検査を行っている。成体マウス唾液腺細胞と培養細胞株、胎生13日目の唾液腺を培養する。培養後、細胞や組織を採取し、total RNAを抽出後、定量的real-time PCRを用いて、細胞周期に関係するCiclinD1の活性化、細胞増殖、アポトーシスを解析している。薬剤の作用メカニズムを考慮しながら、候補薬剤をさらに絞り込んでいるところである。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

Dr.Ovittらのグループとそれぞれの研究施設の実験手技の確認や放射線照射機器の条件設定について綿密な打合せをするために、ニューヨーク州のロチェスター大学で合同会議の準備を進めていた。しかしながら、新型コロナウィルス（COVID-19）の感染拡大により、ニューヨーク州への研究チームの移動は困難であった。ウェブ会議を併用しながら、合同会議と現地での合同実験の準備を進めている。

今後の研究の推進方策

臓器の損傷・修復機構を解明するために、唾液腺の導管結紮や放射線照射を行い、マウス唾液腺の損傷・修復モデルを作成した。唾液腺損傷後の組織を解析し、修復過程を詳細に観察し、指標となる組織を決定しようと結果を解析している。
FDA承認済み化合物や薬理活性が判明した化合物、米国で臨床試験まで到達した化合物等を用いて、成体マウス唾液腺細胞（応募者が新しく樹立）と培養細胞株、胎生13日目の唾液腺を培養することによって、薬剤のスクリーニング検査を並行して実施した。
培養後、細胞や組織を採取し、total RNAを抽出後、定量的real-time PCRを用いて、細胞周期に関係するCiclinD1の活性化、細胞増殖（EdU）、アポトーシス（TUNEL）を解析している。分化に関するERK1/2、AKTのリン酸化、阻害剤を用いてシグナル伝達機構を解析している。唾液分泌能を評価するために、Ca 流入を測定する。薬剤の作用メカニズムを考慮しながら、候補薬剤をさらに絞り込んでいる。
放射線照射後に傷害した唾液腺に選択薬剤を添加し、障害抑制効果を形態学的に検証することを目標に研究を推進する予定である。

次年度使用額が生じた理由

唾液腺の導管結紮と放射線照射を行い、マウス唾液腺の損傷・修復モデルを作成する。唾液腺損傷後の組織を解析し、修復過程を詳細に観察し、指標となる組織を見出そうとしている。継時的に組織を採取し、損傷後に修復する過程を組織学的に観察してきた。
ニューヨーク州のロチェスター大学へ移動して、双方の研究手技と放射線照射器の条件決めを確認しながら、研究打合せを行う予定であったが、COVID-19の感染拡大により、ニューヨーク州への出張が困難となり、昨年度もキャンセルした。
しばらく渡米は困難であるため、個々の条件で研究を進めているが、渡米が可能となれば、現地での研究実施や情報収集に時間と資金を使用する計画である。組織解析の評価を重視した研究を実施する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of medication-induced xerostomia in elderly Japanese patients. (2022)
  • 著者名/発表者名: Minagi HO, Yamanaka Y, Nohara K, Ikai K, Sakai T.
  • 雑誌名: Clin Oral Investig. 巻: 26 ページ: 2021-2029
  • DOI: 10.1007/s00784-021-04182-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The HIF-1α pathway plays a critical role in salivary gland development in ex vivo organ cultures. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Sakai M, Gojo N, Watanabe M, Uzawa N, Sakai T.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio. 巻: 12 ページ: 460-469
  • DOI: 10.1002/2211-5463.13351
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Bactericidal Effect of MA-T for Factitiously Contaminated and Used Masks. (2022)
  • 著者名/発表者名: Urakawa R, Shibata T, Sogou M, Takamori K, Inoue T, Konishi K, Sakai T.
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull. 巻: 45 ページ: 757-762
  • DOI: 10.1248/bpb.b22-00046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Safety evaluation of MA-T after ingestion in mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Noguchi T, Tachibana K, Inoue T, Sakai T, Tsujikawa K, Fujio Y, Yamagishi Y, Hamaguchi S, Kutsuna S, Kondoh M.
  • 雑誌名: Toxicology 巻: 477 ページ: 153254
  • DOI: 10.1016/j.tox.2022.153254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between daily swallowing frequency and pneumonia in patients with severe cerebral palsy. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka N, Nohara K, Uota C, Fujii N, Obana A, Tanaka K, Sakai T.
  • 雑誌名: BMC Pediatr. 巻: 22 ページ: 485
  • DOI: 10.1186/s12887-022-03547-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of a Mouse Submandibular Salivary Gland Organ Culture. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai M, Sakai T.
  • 雑誌名: Curr Protoc. 巻: 2 ページ: e543
  • DOI: 10.1002/cpz1.543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of gustatory and olfactory functions on appetite and nutritional status in older persons. (2022)
  • 著者名/発表者名: Arikawa E, Kaneko N, Nohara K, Tanaka N, Mitsuyama M, Sakai T.
  • 雑誌名: J Oral Sci. 巻: 64 ページ: 319-321
  • DOI: 10.2334/josnusd.22-0064
  • 査読あり
• [雑誌論文] HIF-1α regulates mTOR signaling pathway during salivary gland development. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Sakai M, Gojo N, Watanabe M, Uzawa N, Sakai T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 631 ページ: 130-137
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.09.078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human induced pluripotent stem cell-derived salivary gland organoids model SARS-CoV-2 infection and replication. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka J, Senpuku H, Ogawa M, Yasuhara R, Ohnuma S, Takamatsu K, Watanabe T, Mabuchi Y, Nakamura S, Ishida S, Sadaoka T, Takaki T, Shirota T, Shimane T, Inoue T, Sakai T, Mori M, Tsuji T, Saito I, Mishima K.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 巻: 24 ページ: 1595-1605
  • DOI: 10.1038/s41556-022-01007-6
  • 査読あり / オープンアクセス