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2013 年度 実施状況報告書

網羅的発現解析を基盤にした閉塞性肺疾患の治療標的・診断マーカーの探索とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 25460102
研究種目

基盤研究(C)

研究機関熊本大学

研究代表者

首藤 剛  熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 准教授 (80333524)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードマイクロアレイ / 遺伝子 / 閉塞性肺疾患 / 慢性炎症 / 粘液貯留
研究概要

閉塞性肺疾患は,慢性気道炎症や過剰な粘液貯留,およびこれらの症状に伴う気道閉塞を主徴とする難治性の呼吸器疾患の総称である.本研究では,本申請者が,近年,独自に確立した慢性気道炎症と粘液貯留を安定的に呈するモデルマウス (低致死率βENaC-Tgマウス) を用い,閉塞性肺疾患における治療標的または診断マーカー分子を探索し,疾患に対する新たな画期的治療薬の開発を推進することを究極の目的とする.特に今年度は,βENaC-Tgマウスの網羅的発現差異解析および創薬標的または診断マーカー候補分子の検証実験を実施した.その結果,Microarray解析 (3D-Gene,mouse oligo chip 24k,TORAY) により,βENaC-Tgマウスの肺組織においてmRNAレベルで発現変化する遺伝子の網羅的探索を行い,検出遺伝子23,474遺伝子の中で,125遺伝子がβENaC-Tgマウスにおいて200 %以上増加し,34遺伝子が50%以下に減少していることが明らかとなり,この中には,複数の興味深い病態変動遺伝子が存在することを確認した.また,Gene Ontology (GO) 解析より,細胞外や細胞膜上に分布する遺伝子・ケモカインやサイトカインの活性・結合に関与する遺伝子・細胞の遊走や免疫応答に関与する遺伝子の発現が増加していることが明らかとなった.さらに,pathway解析の結果より,βENaC-Tgマウスの肺組織においては,プロテアーゼ活性,酸化ストレス,炎症応答に関与するpathwayが強く活性化されていることが明らかになった.

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

本年度は,βENaC-Tgマウスの網羅的発現差異解析を主目的として研究を行った.βENaC-Tgマウスが,安定した粘液貯留および肺気腫を呈するマウスであることが証明された.まず,Microarray解析 (3D-Gene,mouse oligo chip 24k,TORAY) により,βENaC-Tgマウスの肺組織においてmRNAレベルで発現変化する遺伝子の網羅的探索を行い,検出遺伝子23,474遺伝子の中で,125遺伝子がβENaC-Tgマウスにおいて200 %以上増加し,34遺伝子が50%以下に減少していることが明らかとなり,この中には,複数の興味深い病態変動遺伝子が存在することを確認した.また,Gene Ontology (GO) 解析より,細胞外や細胞膜上に分布する遺伝子・ケモカインやサイトカインの活性・結合に関与する遺伝子・細胞の遊走や免疫応答に関与する遺伝子の発現が増加していることが明らかとなった.さらに,pathway解析の結果より,βENaC-Tgマウスの肺組織においては,プロテアーゼ活性,酸化ストレス,炎症応答に関与するpathwayが強く活性化されていることが明らかになった.なお,本年度は,更なる解析を実施する予定であったが,病態動物の供給が追いつかず,次年度への繰り越しをすることとした.

今後の研究の推進方策

網羅的発現解析の結果より,プロテアーゼ活性,酸化ストレス,炎症応答に関与するpathwayが,βENaC-Tgマウスの病態の特徴であることが明らかになった.そこで,今後は,これらのpathwayを標的とした化合物の病態改善効果または遺伝子改変マウスとの掛け合わせによる病態改善効果について検討を深めていく必要がある.

次年度の研究費の使用計画

本年度は,βENaC-Tgマウスの供給が実験予定に間に合わず,想定通りの実験が一部こなせなかった.来年度は,本年度実施予定であった実験を含めてβENaC-Tgマウスの閉塞性肺疾患病態に対する既存薬の作用に関する検討を実施する予定である.
本研究で実施する実験は,動物実験・細胞実験を主体とする.期間全体を通じて,動物の繁殖維持に費用を要するが,後半に特に動物実験を行う予定である.また動物実験の表現型解析に用いる,Western BlottingやELISA,定量的RT-PCR kitも計上した.また,H26年度は,網羅的解析を基盤に見出した標的分子の機能的解析を実施することから,細胞実験やsiRNA実験に要する消耗品を計上した.H26年度以降には,薬物投与実験を見据え,各種化合物にあてる予算を計上した.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Inhibition of post-translational N-glycosylation by HRD1 that controls the fate of ABCG5/8 transporter.2014

    • 著者名/発表者名
      Shingo Suzuki, Tsuyoshi Shuto, Takashi Sato, Masayuki Kaneko, Tappei Takada, Mary Ann Suico, Douglas M. Cyr, Hiroshi Suzuki & Hirofumi Kai
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 4 ページ: 4258

    • DOI

      10.1038/srep04258.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Three-Dimensional Cultured HepG2 Cells in a Nano Culture Plate System: an In Vitro Human Model of Acetaminophen Hepatotoxicity.2013

    • 著者名/発表者名
      Kohei Aritomi, Yoichi Ishitsuka, Yoshiro Tomishima, Daisuke Shimizu, Nazuki Abe, Tsuyoshi Shuto, Mitsuru Irikura, Hirofumi Kai, and Tetsumi Irie.
    • 雑誌名

      J Pharmacpl Sci.

      巻: 124 ページ: 218-229

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 感染時の自然免疫受容体toll-like receptor-2(TLR2)の発現・機能調節とその炎症応答に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      首藤 剛
    • 雑誌名

      薬学雑誌

      巻: 133(12) ページ: 1401-1409

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mild Electrical Stimulation at 0.1-ms Pulse Width Induces p53 Protein Phosphorylation and G2 Arrest in Human Epithelial Cells.2013

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Fukuda, Mary Ann Suico, Kosuke Koyama, Kohei Omachi, Yukari Kai, Shingo Matsuyama, Kazunori Mitsutake, Manabu Taura, Saori Morino-Koga, Tsuyoshi Shuto and Hirofumi Kai
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 288 ページ: 16177-16126

    • DOI

      10.1074/jbc.M112.442442.

    • 査読あり
  • [学会発表] 閉塞性肺疾患モデルマウスに対する去痰薬の評価2014

    • 著者名/発表者名
      首藤 剛、坂口 由起、亀井 竣輔、野原 寛文、藤川 春花、松本 千鶴、小野 智美、スイコ メリーアン、甲斐 広文
    • 学会等名
      第87回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      東北大学百周年記念会館(宮城)
    • 年月日
      20140319-20140321
  • [学会発表] The pharmacological evaluation of expectorant in mucous obstructive pulmonary disease mouse model2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaguchi, T. Shuto, S. Kamei, H. Nohara, C. Matsumoto, T. Ono, M. A. Suico, H. Kai
    • 学会等名
      2013 ASCB Annual Meeting
    • 発表場所
      The New Orleans Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Lousiana,USA
    • 年月日
      20131214-20131218
  • [学会発表] 閉塞性肺疾患モデルにおける亜鉛トランスポーターZIP2の新規スプライシングアイソフォーム発現とその過剰粘液産生に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      亀井 竣輔, 首藤 剛, 首藤 恵子, 松本 千鶴, 坂口 由起, 野原 寛文, 藤川 春花, Mary Ann Suico, 甲斐 広文
    • 学会等名
      第30回日本薬学会九州支部大会
    • 発表場所
      長崎国際大学(長崎)
    • 年月日
      20131207-20131208
  • [学会発表] 粘液貯留生閉塞性肺疾患モデルマウスにおける去痰薬の薬効評価2013

    • 著者名/発表者名
      首藤 剛
    • 学会等名
      第7回次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(宮城)
    • 年月日
      20131123-20131124
  • [学会発表] A novel splicing variant of zinc transporter ZIP2 controls mucus hypersecretory phenotype in CF and CF-like airway epithelial cells2013

    • 著者名/発表者名
      Kamei Shunsuke, Shuto Tsuyoshi, Matsumoto Chizuru, Sakaguchi Yuki, Nohara Hirofumi, Ann Suico M, Kai Hirofumi
    • 学会等名
      Xth ISTERH 2013
    • 発表場所
      京王プラザホテル東京(東京都)
    • 年月日
      20131118-20131122
  • [学会発表] Increased IL-17C Production by the TLR3 Ligand Poly (I:C) in Primary Cystic Fibrosis Airway Epithelial Cells2013

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Shuto, Keiko Ueno-Shuto, Kouhei Onuki, Yukihiro Tasaki, Mary Ann Suico, Hirofumi Kai
    • 学会等名
      Cytokine 2013
    • 発表場所
      Hyatt Regency San Francisco, San Francisco, Carfornia, USA
    • 年月日
      20130929-20131003
  • [学会発表] アカデミア創薬シンポジウム「創薬から学問へ」2013

    • 著者名/発表者名
      首藤 剛
    • 学会等名
      次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2013
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      20130831-20130831
  • [備考] 熊本大学大学院薬学教育部 遺伝子機能応用学研究室

    • URL

      http://molmed730.org/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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