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2022 年度 実施状況報告書

グリコバイオロジーを駆使した細胞スローサイクリングによる老化予防薬の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K19712
研究機関香川大学

研究代表者

西山 成  香川大学, 医学部, 教授 (10325334)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード老化 / 細胞周期 / 希少糖
研究実績の概要

近年、老化を「細胞レベルで生じる疾患」と捉え、細胞老化 (cellular senescence) の分子機構の解明が世界レベルで進んでいるものの、有効な老化予防法は開発されていない。これに対して本研究では、単糖類である希少糖・D-allose によって生じる「細胞周期の減速(細胞スローサイクリング)」が、細胞老化を抑制することを細胞・生体レベルで実証し、全く新しい視点の老化予防薬開発につなげることに挑戦する。初年度の2022年度には、D-alloseが培養ヒト細胞周期を停止(静止)させることなく、周期速度を減速させることを特許出願した。さらに、細胞周期の変化で異なる蛍光を発色する Fucci ベクターを培養ヒト血管平滑筋細胞に導入し、電動倒立顕微鏡蛍光タイムラプスを用いて、細胞周期を可視化できる実験システムの構築を実施して、D-allose が細胞スローサイクリングを生じることをシングルセルレベルで可視化することにより実証した。また、D-allose を投与後の細胞内への D-allose取り込みをHPLC法で実証し、フラックスアナライザー(プライムテック社)を使用して、D-allose によるミトコンドリア呼吸と解糖系の細胞内エネルギー代謝への影響を同定した。一方、C57BL/6 マウスの老化モデルは1年以上の経過観察が必要であるため、初年度の早期から飼育を開始している。今後、これらの実験を継続することにより、D-allose の「細胞スローサイクリング」を介した細胞老化の予防効果を細胞・生体レベルで実証し、全く新しい概念の老化予防薬の開発につなげる。

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

初年度の2022年度には、D-alloseが培養ヒト細胞周期を停止(静止)させることなく、周期速度を減速させることを特許出願した。さらに、細胞周期の変化で異なる蛍光を発色する Fucci ベクターを培養細胞に導入し、細胞周期を可視化できる実験システムの構築を完了し、実際にD-allose が細胞スローサイクリングを生じることをシングルセルレベルで可視化することにより実証した。また、D-allose を投与後の細胞内への D-allose取り込みをHPLC法で実証し、フラックスアナライザー(プライムテック社)を使用して、D-allose によるミトコンドリア呼吸と解糖系の細胞内エネルギー代謝への影響を同定した。
一方、C57BL/6 マウスの老化モデルは1年以上の経過観察が必要であるため、予定通り初年度の早期から飼育を開始している。しかし、52週齢の オスのマウスが手に入らなかったため、9週齢からの 飼育となっており、 2023年に実施する動物実験における評価が、半年以上遅れる可能性が出てきた。

今後の研究の推進方策

2023年度は、初年度に出願した特許についてPCT出願を行う。また、エンドヌクレアーゼによって細胞が生じるDNAの切れ目(ニック)を修復した際に蛍光物質が発現するベクターを作製し、これを培養ヒト血管平滑筋細胞に導入することによって、ストレス誘導性細胞老化を生じる原因となるDNA損傷修に対し、D-allose が修復能を示すことを証明することにより、D-allose による細胞老化抑制作用をin vitro で実証する予定とする。一方、初年度の2022年度から飼育した104週齢の老化したマウスの骨格筋を摘出し、重量の測定後、骨格筋組織評価、SA-βgalの測定、サイクリン依存性キナーゼ (p16INK4a, p21Waf/Cip1/SDI1) 発現、SASP因子(CXCR2, IL-6, GROα, VEGF, MMPs, PAI-1など)、それを制御する転写因子(C/EBPβ, NF-κB, BRD4)やエピジェネティックな変化(ヒストンH3のジメチル化)などを検証する予定とするが、初年度に若齢マウスしか購入できなかったことから、2023年度は初年度に引き続きマウスの飼育と観察の継続になる可能性が高い。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ感染の影響により、実施予定であったプロトコールの一部が実施できず、そのため測定を開始できていない評価項目があル。測定キットの使用期限も考慮して、次年度に使用することとしたため。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Merced(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, Merced
  • [雑誌論文] Simultaneous SGLT2 inhibition and caloric restriction improves insulin resistance and kidney function in OLETF rats2023

    • 著者名/発表者名
      Cornejo Manuel A.、Jardines Eira、Nishiyama Akira、Nakano Daisuke、Ortiz Rudy M.
    • 雑誌名

      Molecular and Cellular Endocrinology

      巻: 560 ページ: 111811~111811

    • DOI

      10.1016/j.mce.2022.111811

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Glucose emission spectra through mid-infrared passive spectroscopic imaging of the wrist for non-invasive glucose sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Kitazaki Tomoya、Morimoto Yusuke、Yamashita So、Anabuki Daichi、Tahara Shiori、Nishiyama Akira、Wada Kenji、Ishimaru Ichiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 20558

    • DOI

      10.1038/s41598-022-25161-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exposing intracellular molecular changes during the differentiation of human-induced pluripotent stem cells into erythropoietin-producing cells using Raman spectroscopy and imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Mika、Hitomi Hirofumi、Ozaki Yukihiro、Nishiyama Akira
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 20454

    • DOI

      10.1038/s41598-022-24725-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Angiotensin receptor blockade with olmesartan alleviates brain pathology in obese <scp>OLETF</scp> rats2022

    • 著者名/発表者名
      Rodriguez‐Ortiz Carlos J.、Thorwald Max A.、Rodriguez Ruben、Mejias‐Ortega Marina、Kieu Zanett、Maitra Neilabjo、Hawkins Charlesice、Valenzuela Joanna、Peng Marcus、Nishiyama Akira、Ortiz Rudy M.、Kitazawa Masashi
    • 雑誌名

      Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology

      巻: 50 ページ: 228~237

    • DOI

      10.1111/1440-1681.13738

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Contributions of renal water loss and skin water conservation to blood pressure elevation in spontaneously hypertensive rats2022

    • 著者名/発表者名
      Ogura Takahiro、Kitada Kento、Morisawa Norihiko、Fujisawa Yoshihide、Kidoguchi Satoshi、Nakano Daisuke、Kobara Hideki、Masaki Tsutomu、Titze Jens、Nishiyama Akira
    • 雑誌名

      Hypertension Research

      巻: 46 ページ: 32~39

    • DOI

      10.1038/s41440-022-01044-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Association of Antihypertensive Effects of Esaxerenone with the Internal Sodium Balance in Dahl Salt-Sensitive Hypertensive Rats2022

    • 著者名/発表者名
      Hattori Mai、Rahman Asadur、Kidoguchi Satoshi、Jahan Nourin、Fujisawa Yoshihide、Morisawa Norihiko、Ohsaki Hiroyuki、Kobara Hideki、Masaki Tsutomu、Hossain Akram、Steeve Akumwami、Nishiyama Akira
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 8915~8915

    • DOI

      10.3390/ijms23168915

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Blood pressure adaptation in vertebrates: comparative biology2022

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama Akira、Kitada Kento、Suzuki Miwa
    • 雑誌名

      Kidney International

      巻: 102 ページ: 242~247

    • DOI

      10.1016/j.kint.2022.03.032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tolvaptan induces body fluid loss and subsequent water conservation in normal rats2022

    • 著者名/発表者名
      Kidoguchi Satoshi、Kitada Kento、Fujisawa Yoshihide、Nakano Daisuke、Yokoo Takashi、Titze Jens、Nishiyama Akira
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological Sciences

      巻: 149 ページ: 115~123

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2022.04.008

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] New salt concept and significance of MR inhibition2022

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama A.
    • 学会等名
      The 29th Scientific Meeting of the International Society of Hypertension.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Onco-Hypertension.2022

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama A.
    • 学会等名
      International SHR meeting 2022.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 香川大学医学部薬理学ホームページ

    • URL

      http://www.kms.ac.jp/%7Eyakuri/

  • [産業財産権] 細胞増殖遅延剤、それを含む化粧品、及び細胞増殖を 遅延させる方法2022

    • 発明者名
      西山成
    • 権利者名
      西山成
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-004569

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公開日: 2023-12-25  

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