分子進化工学手法を駆使した毒素中和型アルブミンによるハイブリッド血液浄化法の開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23659088
• 研究機関: 崇城大学
• 研究代表者: 小田切 優樹 崇城大学, 薬学部, 教授 (80120145)
• 研究分担者: 丸山 徹 熊本大学, 薬学部, 教授 (90423657) ; 渡邊 博志 熊本大学, 薬学部, 准教授 (70398220)
• キーワード: アルブミン / 血液浄化法 / 分子進化工学 / 毒性中和 / ハイブリッド

研究概要

本研究は、我々がヒト血清アルブミン(HSA)用に改良したファージ表面提示方法を駆使して、病原毒素に対して優れた結合能を有するHSA変異体を創製するとともに、低分子毒素中和（不活性）型HSAはアルブミン透析へ、アミロイド中和型HSAの場合はカラム吸着療法へと応用することで、毒素の体外除去を促進することが可能な革新的血液浄化法の開発を目的として実施した。
平成24年度は平成23年度の成果に基づき検討して以下の知見を得た。
<1)HSA変異体と標的毒素の結合性評価>　HSA変異体と各種標的毒素との結合性を表面プラズモン共鳴法（Biacore）、等温滴定型熱量計（ITC）により評価し、結合パラメータ（結合サイト数、結合定数）を算出した。さらに、両者の結合を我々と研究支援者であるCurry博士が開発したドッキングシミュレーションにより確認した。なお、各種毒素に対して5～10倍以上の親和性を有するHSA変異体を見出すことができた。
<2)アルブミン透析による低分子毒素の除去効率の評価>　低分子毒素の場合、in vitro 透析装置の血漿側と透析液側に、野生型HSA と 1)で選別されたHSA変異体をそれぞれ存在させ、標的毒素を単独あるいは複数組み合わせて血漿側に添加し、閉鎖系のアルブミン透析を施行した後、毒素の除去効率を見積もり、両HSAの結果を比較して有用性を評価した。
<3)小動物を対象としたアルブミン透析による低分子毒素の除去能評価>　肝疾患毒素に対しては高ビリルビン血症ラットを用いてin vivoアルブミン透析を行い、野生型 HAS と毒素中和型HASの除去効率を算出し、両者を比較検討することで有効性を評価した。

研究成果

• [雑誌論文] S-nitrosated α-1-acid glycoprotein kills drug-resistant bacteria and aids survival in sepsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Ishima Y, Akaike T, Sawa T, Kuroda T, Ogaw a W, Watanabe H, Suenaga A, Kai T, Otagiri M, Maruyama T.
  • 雑誌名: FASEB J. 巻: 27 ページ: 391-8
  • DOI: doi:10.1096/fj.12-217794.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon Monoxide Bound Red Blood Cells Protect Red Blood Cell Transfusion-induced Hepatic Cytochrome P450 Impairment in Hemorrhagic-shock Rats. Drug Metab Dispos. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ogaki S, Taguchi K, Watanabe H, Otagiri M, and Maruyama T.
  • 雑誌名: Drug Metab Dispos. 巻: 41 ページ: 141-8
  • DOI: doi: 10.1124/dmd.112.048744.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-acting human serum albumin-thioredoxin fusion protein suppresses bleomycin-induced pulmonary fibrosis progression. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka R, Watanabe H, Kodama A, Chuang VT, Ishima Y, Hamasaki K, Tanaka KI, Mizushima T, Otagiri M, Maruyama T.
  • 雑誌名: J Pharmacol Exp Ther. 巻: 345 ページ: 271-83
  • DOI: doi: 10.1124/jpet.112.201814.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A human serum albumin–thioredoxin fusion protein prevents experimental contrast-induced nephropathy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kodama A, Watanabe H, Tanaka R, Tanaka H, Chuang VT, Miyamoto Y, Wu Q, Endo M, Hamasaki K, Ishima Y, Fukagawa M, Otagiri M, and Maruyama T.
  • 雑誌名: Kidney Int. 巻: 83 ページ: 446-54
  • DOI: doi: 10.1038/ki.2012.429.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A uremic toxin, 3-carboxy-4-methyl-5-propyl-2-furanpropionate induces cell damage to proximal tubular cells via the generation of a radical intermediate. (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Y, Iwao Y, Mera K, Watanabe H, Kadowaki D, Ishima Y, Chuang VT, Sato K, Otagiri M, Maruyama T.
  • 雑誌名: Biochem Pharmacol. 巻: 84 ページ: 1207-14
  • DOI: doi:10.1016/j.bcp.
  • 査読あり
• [雑誌論文] S-guanylation of human serum albumin is a unique posttranslational modification and results in a novel class of antibacterial agents. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishima Y, Hoshino H, Shinagawa T, Watanabe K, Akaike T, Sawa T, Kragh -Hansen U, Kai T, Watanabe H, Maruyama T, Otagiri M.
  • 雑誌名: J Pharm Sci. 巻: 101 ページ: 3222-9
  • DOI: doi:10.1002/jps.23143.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the hepatic cellular uptake of α(1) -acid glycoprotein (AGP), part 1: a peptide moiety of human AGP is recognized by the hemoglobin β-chain on mouse liver parenchymal cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishi K, Komori H, Kikuchi M, Uehara N, Fukunaga N, Matsumoto K, Watanabe H, Nakajou K, Misumi S, Suenaga A, Maruyama T, Otagiri M.
  • 雑誌名: J Pharm Sci. 巻: 101 ページ: 1599-606
  • DOI: doi: 10.1002/jps.22804.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of hepatic cellular uptake of α1-acid glycoprotein (AGP), part 2: involvement of hemoglobin β-chain on plasma membranes in the uptake of human AGP by liver parenchymal cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Komori H, Nishi K, Uehara N, Watanabe H, Shuto T, Suenaga A, Maruyama T, Otagiri M.
  • 雑誌名: J Pharm Sci. 巻: 101 ページ: 1607-15
  • DOI: doi: 10.1002/jps.23015.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative evaluation of the role of cysteine and methionine residues in the antioxidant activity of human serum albumin using recombinant mutants. (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwao Y, Ishima Y, Yamada J, Noguchi T, Kragh-Hansen U, Mera K, Honda D, Suenaga A, Maruyama T, Otagiri M.
  • 雑誌名: IUBMB Life. 巻: 64 ページ: 450-4
  • DOI: doi: 10.1002/iub.567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arginine 485 of human serum albumin interacts with the benzophenone moiety of ketoprofen in the binding pocket of subdomain III A and III B. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kaneko K, Chuang VT, Ito T, Suenaga A, Watanabe H, Maruyama T, Otagiri M. Pharmazie.
  • 雑誌名: Pharmazie. 巻: 67 ページ: 414-8
  • DOI: doi: 10.1691/ph.2012.1701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between two sulfate-conjugated uremic toxins, p-cresyl sulfate and indoxyl sulfate, during binding with human serum albumin. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H, Noguchi T, Miyamoto Y, Kadowaki D, Kotani S, Nakajima M, Miyamura S, Ishima Y, Otagiri M, Maruyama T
  • 雑誌名: Drug Metab Dispos. 巻: 40 ページ: 1423-8
  • DOI: doi: 10.1124/dmd.112.045617.
  • 査読あり
• [雑誌論文] α1-acid glycoprotein up-regulates CD163 via TLR4/CD14 pathway: possible protection against hemolysis-induced oxidative stress. (2012)
  • 著者名/発表者名: Komori H, Watanabe H, Shuto T, Kodama A, Maeda H, Watanabe K, Kai H, Otagiri M, Maruyama T.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 287 ページ: 30688-700
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M112.353771.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pharmaceutical aspects of the recombinant human serum albumin dimer: Structural characteristics, biological properties, and medical applications. (2012)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Giam Chuang VT, Maruyama T, Otagiri M.
  • 雑誌名: J Pharm Sci. 巻: 101 ページ: 3033-46
  • DOI: doi: 0.1002/jps.23181.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A fourteen-day observation and pharmacokinetic evaluation after a massive intravenous infusion of hemoglobin-vesicles (artificial oxygen carriers) in cynomolgus monkeys. (2012)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Watanabe H, Sakai H, Horinouchi H, Kobayashi K, Maruyama T, and Otagiri M
  • 雑誌名: J Drug Metab Toxicol. 巻: 3 ページ: 128-34
  • DOI: doi: 10.4172/2157-7609.1000128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liposome-encapsulated hemoglobin (hemoglobin-vesicle) is not transferred from mother to fetus at the late stage of pregnancy in the rat model. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kaga M, Li H, Ohta H, Taguchi K, Ogaki S, Izumi H, Inagaki M, Tsuchiya S, Okamura K, Otagiri M, Sakai H, and Yaegashi N.
  • 雑誌名: Life Sci. 巻: 91 ページ: 420-8
  • DOI: doi: 10.1016/j.lfs.2012.08.021.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation of the therapeutic enhancer mechanism of poly-S-nitrosated human serum albumin against multidrug-resistant tumor in animal models. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishima Y, Hara M, Kragh-Hansen U, Inoue A, Suenaga A, Kai T, Watanabe H, Otagiri M, and Maruyama T.
  • 雑誌名: J Control Release. 巻: 164 ページ: 1-7
  • DOI: doi: 10.1016/j.jconrel.2012.10.003.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of acetaminophen on the progression of renal damage in adenine induced renal failure model rats. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kadowaki D, Sumikawa S, Arimizu K, Taguchi K, Kitamura K, Ishitsuka Y, Narita Y, Irie T, Chuang VT, Maruyama T, Otagiri M, and Hirata S.
  • 雑誌名: Life Sci. 巻: 91 ページ: 1304-8
  • DOI: doi: 10.1016/j.lfs.2012.09.018.
  • 査読あり
• [学会発表] エリスロポエチン骨髄デリバリーシステムの構築と腎性貧血治療への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山 徹
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県
  • 年月日: 20130328-20130328
• [学会発表] S-ニトロソ化により獲得するα1－酸性等タンパク質（AGP）の抗菌活性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 異島優
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県
  • 年月日: 20130328-20130328
• [学会発表] ブレオマイシン誘発肺線維症に対するアルブミン-チオレドキシン融合タンパク質の有用性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小田切優樹
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県
  • 年月日: 20130328-20130328
• [学会発表] S-ニトロソ化に伴うα1-酸性糖タンパク質（AGP）の抗菌機能獲得と感染症治療への応用 (第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 佳織
  • 学会等名: 第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学薬学部（京都府）
  • 年月日: 20121115-20121116
• [学会発表] 尿毒症物質p-クレジル硫酸のレドックス特性と腎障害、心血管疾患発症機序解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮本 洋平
  • 学会等名: 第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学薬学部（京都府）
  • 年月日: 20121115-20121116
• [学会発表] 一酸化炭素付加赤血球によるクッパー細胞の不活化は輸血誘発肝チトクロームP450機能障害を保護する (2012)
  • 著者名/発表者名: 大柿 滋
  • 学会等名: 第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学薬学部（京都府）
  • 年月日: 20121115-20121116
• [学会発表] 出血性ショックモデルラットにおける一酸化炭素付加型赤血球の肝地とクロームP450保護効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大柿 滋
  • 学会等名: 第19回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 旭川大雪クリスタルホール（北海道）
  • 年月日: 20121025-20121026
• [学会発表] ESI-TOF/MSを用いたシステイン付加型ヒト血清アルブミンの検出と機能相関―慢性肝疾患の影響― (2012)
  • 著者名/発表者名: 南雲 恒平
  • 学会等名: 第19回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 旭川大雪クリスタルホール（北海道）
  • 年月日: 20121025-20121026
• [学会発表] 細胞型人工酸素運搬体 ヘモグロビン小胞体のカニクイザルへの大量投与の結果からみた実効性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田口 和明
  • 学会等名: 第19回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 旭川大雪クリスタルホール（北海道）
  • 年月日: 20121025-20121026
  • 招待講演
• [学会発表] 血小板代替物 H12 (ADP) リポソームの体内動態に及ぼす血小板減少症の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山 徹
  • 学会等名: 第19回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 旭川大雪クリスタルホール（北海道）
  • 年月日: 20121025-20121026
  • 招待講演
• [学会発表] ラット妊娠母体におけるヘモグロビン小胞体の胎盤通過性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 太田 英伸
  • 学会等名: 第19回日本血液代替物学会年次大会
  • 発表場所: 旭川大雪クリスタルホール（北海道）
  • 年月日: 20121025-20121026
• [学会発表] The potential of albumin for use as a nanomedicine carrier. (2012)
  • 著者名/発表者名: Otagiri M.
  • 学会等名: Montreal 2012 international forum on enviroment and medicine.
  • 発表場所: Montreal,Quebec,Canada
  • 年月日: 20120724-20120725
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト血清アルブミンドメインIIによるビリルビン尿中排泄促進作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小田切 優樹
  • 学会等名: 第28回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 20120704-20120705
• [学会発表] S-ニトロソ化に伴うα1-酸性糖タンパク質（AGP）の抗菌機能獲得と感染症治療への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 佳織
  • 学会等名: 第12回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 20120629-20120630
• [学会発表] S-ニトロソ化アルブミンにより抗アポトーシス効果を付与した改良型臓器保存液の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 異島 優
  • 学会等名: 第12回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 20120629-20120630
• [学会発表] Human serum albumin as a nanomedecine carrir. (2012)
  • 著者名/発表者名: Otagiri M
  • 学会等名: Nanoformulation 2012.
  • 発表場所: Fira Palace, Barcelona
  • 年月日: 20120528-20120601
  • 招待講演
• [学会発表] p-Cresyl sulfate causes renal tubular cell damage by inducing oxidative stress through the activation of NADPH oxidase. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe H
  • 学会等名: 49th ERA-EDTA Congress, Paris 2012.
  • 発表場所: Paris（France）
  • 年月日: 20120524-20120527
• [学会発表] A uremic toxin, 3-carboxy-4-methyl-5- propyl-2-furanpropionate accumulates in proximal tubular cells and induces cell damage through increasing oxidative stress. (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Y
  • 学会等名: 49th ERA-EDTA Congress, Paris 2012.
  • 発表場所: Paris（France）
  • 年月日: 20120524-20120527
• [学会発表] S -ニトロソ化アルブミンダイマーはEPR効果を増強する (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上 亜希
  • 学会等名: 日本薬剤学会第27年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 20120524-20120525
• [学会発表] アルギニンペプチドを利用した細胞膜透過型アルブミンの設計と評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 濱崎 慶輔
  • 学会等名: 日本薬剤学会第27年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 20120524-20120525
• [学会発表] In vivoファージディスプレイ法を用いた新規腎送達ペプチドの探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 弥永 直樹
  • 学会等名: 日本薬剤学会第27年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • 年月日: 20120524-20120525