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2020 年度 実績報告書

エリスロマイシン改変体の抗炎症Del-1分子誘導による炎症性骨吸収制御法の検索

研究課題

研究課題/領域番号 20J15490
研究機関新潟大学

研究代表者

田村 光  新潟大学, 新潟大学大学院医歯学総合研究科微生物感染症学分野, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
キーワードエリスロマイシン改変体 / Del-1 / GHSR
研究実績の概要

これまでの研究において,歯周病モデルマウスを用いた実験から,エリスロマイシンは歯周炎組織においてDel-1を誘導することによって免疫調整作用を示し,骨代謝を制御する可能性が示唆されている.当該年度の研究では,エリスロマイシン改変体ライブラリーからDel-1誘導能の強い改変体を見出すこと、またエリスロマイシンおよびエリスロマイシン改変体が機能する受容体および下流シグナルの同定を目的とした。
まず、マクロライド改変体ライブラリーの中から強力なDel-1誘導能を持つエリスロマイシン改変体を見出すため、血管内皮細胞を用いたDel-1発現を測定するスクリーニング実験を行った。現在まで55種類のエリスロマイシン改変体に対して、スクリーニング実験を行っており、No.201等いくつかのエリスロマイシン改変体においては既存のエリスロマイシンを上回るDel-1誘導能を持つ可能性を認めた。
並行して、エリスロマイシンが機能する受容体および下流シグナルの同定を目的として実験を行った。先行研究においてエリスロマイシンとの関連が報告されていたGHSRに着目した。通常量のGHSRが発現する血管内皮細胞ではエリスロマイシンの添加によってDel-1発現が上昇したが、GHSRをノックダウンした血管内皮細胞においてはエリスロマイシンによる同様の効果は認めなかったことから、エリスロマイシンがGHSRを介してDel-1の発現を上昇させることが示唆された。また、エリスロマイシンが機能する下流シグナルを同定するために、Del-1プロモーター領域を対象とした解析を行った。下流シグナルの各阻害剤を用いて解析を行ったところ、エリスロマイシンは受容体GHSRを介した2系統の下流シグナルが同定され,Del-1発現を上昇させる経路と炎症に起因したDel-1発現の低下を抑制する経路によって効果を発揮することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

国内の新型コロナウイルス感染拡大の影響から県境を跨いだ人の移動やエリスロマイシン改変体を含む試料の入手に制限があったため、実験の進捗に支障があった。そのため強力なDel-1誘導能を持つエリスロマイシン改変体のスクリーニング実験は計画した程の進展が見られなかった。スクリーニング実験が終了しなかったため,当該年度の研究計画に位置付けていたエリスロマイシン改変体が機能する受容体および下流シグナルの同定までは至らなかった。次年度は当該年度の成果によって得られた研究基盤を活用し、in vitroでの解析をさらに進めるともに、歯周炎モデルマウスを用いた動物実験の実施により、エリスロマイシン改変体のDel-1誘導による炎症性骨吸収制御について新たな知見を得ることを目指す。

今後の研究の推進方策

前年度の研究において,エリスロマイシン改変体のスクリーニング実験は完了していないが,既存のエリスロマイシンを上回るDel-1誘導能を有した候補エリスロマイシン改変体をいくつ見出した.今後は,新型コロナウイルス感染拡大の影響が続き,計画通りに試料が入手できない期間が継続する可能性も考え,スクリーニング実験を継続して行うことに加えて,現段階のスクリーニング結果から有力なエリスロマイシン改変体を選択して,マウス疾患モデルにおけるDel-1誘導および炎症性骨吸収の治療効果の解析を早期に開始する。
具体的には歯牙結紮による歯周病モデルマウスを用いて実験を行う。結紮したマウスへDEL-1を強く発現する候補エリスロマイシン改変体をマウスへ経口投与する。結紮から9日後に歯肉サンプルを回収し,qPCR法およびELISA法にてエリスロマイシン改変体のDEL-1再誘導機能を測定する。さらにマウス上顎骨骨表補を作製し,実体顕微鏡ならびにμCTを用いて,歯槽骨吸収量を測定することによって,骨吸収に対する作用を解析する。加えて,薬剤耐性へのリスクを確認するために,結紮に付着した細菌を採取および培養し細菌数を算定する。この結果から,選択したエリスロマイシン改変体が抗菌作用を示さないことを確認する。スクリーニング実験が終了し,さらに強い効果が期待できるエリスロマイシン改変体を見出した場合は,再度同様の動物実験および解析を行う。最終的に最も有力な作用を持つことが示唆されたエリスロマイシン改変体に対して,受容体ならびに下流シグナルの同定を行う。既存のエリスロマイシンにおける作用機序は前年度に明らかとしており,同様の手法を用いて,エリスロマイシン改変体の作用機序解析を行う。
これら2年間の実験によって得られた研究結果をまとめ,国内および国際学会において成果を発表し,英文の学術雑誌への投稿を目標とする。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Effects of erythromycin on osteoclasts and bone resorption via DEL-1 induction in mice.2021

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Tamura, Tomoki Maekawa, Hisanori Domon, Takumi Hiyoshi, Satoru Hirayama, Toshihito Isono, Karin Sasagawa, Daisuke Yonezawa, Naoki Takahashi, Masataka Oda, Takeyasu Maeda, Koichi Tabeta, Yutaka Terao
    • 雑誌名

      Antibiotics

      巻: 10 ページ: 312

    • DOI

      10.3390/antibiotics10030312.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Erythromycin inhibits neutrophilic inflammation and mucosal disease by upregulating DEL-12020

    • 著者名/発表者名
      Maekawa Tomoki、Tamura Hikaru、Domon Hisanori、Hiyoshi Takumi、Isono Toshihito、Yonezawa Daisuke、Hayashi Naoki、Takahashi Naoki、Tabeta Koichi、Maeda Takeyasu、Oda Masataka、Ziogas Athanasios、Alexaki Vasileia Ismini、Chavakis Triantafyllos、Terao Yutaka、Hajishengallis George
    • 雑誌名

      JCI Insight

      巻: 5 ページ: e136706

    • DOI

      10.1172/jci.insight.136706

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Treatment of severe pneumonia by hinokitiol in a murine antimicrobial-resistant pneumococcal pneumonia model2020

    • 著者名/発表者名
      Isono Toshihito、Domon Hisanori、Nagai Kosuke、Maekawa Tomoki、Tamura Hikaru、Hiyoshi Takumi、Yanagihara Katsunori、Kunitomo Eiji、Takenaka Shoji、Noiri Yuichiro、Terao Yutaka
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0240329

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0240329

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 肺炎球菌性肺炎モデルマウスにおけるヒノキチオール気管内投与の治療効果2021

    • 著者名/発表者名
      磯野俊仁,土門久哲,前川知樹,田村 光,日吉 巧,柳原克紀,國友栄治,寺尾 豊
    • 学会等名
      第94回日本細菌学会総会
  • [学会発表] マウス歯牙結紮歯周炎モデルにおけるヒノキチオールの骨吸収抑制作用の解析.2020

    • 著者名/発表者名
      日吉 巧,土門久哲,前川知樹,田村 光,米澤大輔,國友栄治,寺尾 豊,多部田 康一
    • 学会等名
      第63回春季歯周病学会学術大会
  • [学会発表] ヒノキチオールの抗菌活性および抗炎症作用によるマウス歯牙結紮歯周炎モデル骨吸収抑制作用の解析.2020

    • 著者名/発表者名
      日吉 巧,土門久哲,前川知樹,田村 光,國友栄治,寺尾 豊
    • 学会等名
      第62回歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] エリスロマイシンによるDel-1誘導を介した骨代謝の制御.2020

    • 著者名/発表者名
      田村 光,前川知樹,土門久哲,日吉 巧,前田 健康,寺尾 豊
    • 学会等名
      第62回歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] 好中球エラスターゼによる歯周炎重症化メカニズム解析.2020

    • 著者名/発表者名
      日吉 巧,土門久哲, 前川知樹,田村 光,磯野俊仁,寺尾 豊,多部田康一
    • 学会等名
      第63回秋季歯周病学会学術大会
  • [学会発表] エリスロマイシンによるDEL-1誘導を介した破骨細胞の制御.2020

    • 著者名/発表者名
      田村 光,前川知樹,土門久哲,日吉 巧,磯野俊仁,米澤大輔,前田健康,寺尾 豊,多部田康一
    • 学会等名
      第63回秋季歯周病学会学術大会

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公開日: 2021-12-27  

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