大動脈瘤の新規治療薬の開発

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25670131
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 石川 義弘 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (40305470)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 薬理学 / 循環器・高血圧 / シグナル伝達 / 病理学 / 外科

研究概要

脂質異常症や高血圧、心不全に対する画期的な薬剤が次々と開発される中、大動脈瘤は数少ない未開発領域である。炎症性疾患や動脈硬化により動脈壁の脆弱化が進み、大血管が拡張あるいは壁解離が進行すると大動脈瘤を生ずる。大動脈瘤は加齢とともに進行するが、動脈瘤の治療は外科的な手術のみであり、進展を抑える薬理学的治療法はない。我々は血管リモデリングの研究を通じて、大動脈瘤にはプロスタグランジン受容体を通じた弾性線維の制御メカニズムが存在すること、さらに大動脈瘤の進展を抑制する薬物療法を見出した。さらに胎児血管系においてもプロスタグランジンが弾性線維形成に重要な役割を果たすことを見出した。とりわけ、これまで正常の大動脈では比較的発現が少ないとされていたプロスタグランジン受容体ＥＰ４は、大動脈瘤形成などの慢性炎症の結果発現が亢進していることが確立された。このことは、正常大動脈にはＥＰ４拮抗剤は作用しないが、病的な大動脈瘤を形成した部位において薬効を示すことを意味する。我々はＥＰ４シグナルが弾性線維の合成酵素の一つであるリジルオキシダーゼの活性を調整することによって、弾性線維の形成を強く制御すること、さらに弾性線維の分解酵素の活性も制御することによって、弾性線維のターンオーバーを強く制御することを培養細胞や動物モデルを用いて実証することができた。これらの実験結果から、これまで治療薬がないとされていた大動脈瘤疾患において、ＥＰ４拮抗剤を活用することによって、積極的な薬物療法が可能となると期待された。

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

平成２５年度はＥＰ４シグナルがどのように大動脈瘤において亢進しているかの検討を進めた。これまでの研究成果から、EP4拮抗剤を投与された大動脈の病理標本では、血管弾性線維の発現が保たれていた。これは弾性繊維成分であるエラスチンの、合成が亢進あるいは分解が低下したことを示す。エラスチンはタンパク分解酵素であるＭＭＰによって分解されることから、血管平滑筋組織におけるＭＭＰ活性を検討したところ分解活性が上昇し、EP4拮抗剤の存在下にて減少した。　さらに正常およびＥＰ４欠損マウスに様々な大動脈瘤形成術をほどこして大動脈瘤の形成を比較したところ、欠損マウスにおいて減少していることが分かった。これらのモデルでの検討から、リジルオキシダーゼの合成および分泌における分子レベルでの制御が解明され、EP4拮抗剤の投与により大動脈瘤病変の薬理学的治療が可能であることがわかってきた。これらの結果は、研究計画において予想されたように、炎症型大動脈瘤モデルにおいて、ＥＰ４拮抗剤により大動脈瘤の発症と進展の予防が可能と考えられる。

今後の研究の推進方策

血管平滑筋特異的なＥＰ４過大発現モデルでの大動脈瘤形成(平成２６年度計画にて予定)
当初の計画通りに本内容を平成２６年度は試行していく。マウス大動脈瘤組織を用いた器官培養実験では、高濃度のEP4拮抗剤ではMMP活性は亢進し、低濃度では抑制される。そこで、新鮮ヒト大動脈瘤組織においても同様に器官培養を行い、高濃度のEP4拮抗剤ではMMP活性は亢進し、低濃度では抑制されることを実証するとともに、MMPサブタイプとそれぞれの発現変化を比較検討する。またＥＰ４シグナルによって発現・分泌が亢進する物質を質量分析で解析していく。さらに血管平滑筋のＥＰ４発現が、動脈瘤発生に重要な役割を果たすことを実証するために、動物モデルにおいて、血管平滑筋特異的にＥＰ４を発現する遺伝子操作動物を作成した。血管平滑筋特異的なプロモーターを用いて、血管平滑筋にヒトＥＰ４を選択的に過大発現した。すでに３系統が得られており、十分なコロニーを確立することができた。すでに大動脈組織において弾性低下が判明している。そこで本モデルを用いて、ＥＰ４刺激による血管弾性線維形成の低下と動脈瘤病変の検討を行う。これまでの薬物治療は血圧降下など消極的なものだけである。このため動脈瘤そのものの進展を抑制する積極的な治療は存在しない。我々はＥＰ４シグナルの調節による弾性線維の制御により、積極的な大動脈瘤の薬物治療を開発する。大動脈瘤性疾患は循環器系疾患の薬物治療における最後の未開拓分野であり、この分野における萌芽的な研究として完成させたい。

研究成果

• [雑誌論文] Geranylgeranylacetone protects the heart via caveolae and caveolin-3. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi YM, Tsutsumi R, Hirokawa YT, Sakai Y, Hamaguchi E, Ishikawa Y, Yokoyama U, Kasai A, Kambe N, and Tanaka K.
  • 雑誌名: Life Sciences. 巻: 101 ページ: 43-48
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2014.02.019. Epub 2014 Feb 26.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prostaglandin E2 Inhibits Elastogenesis in the Ductus Arteriosus via EP4 Signaling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama U, Minamisawa S, Shioda A, Ishiwata R, Jin MH, Masuda M, Asou T, Sugimoto Y, Aoki H, Nakamura T, and Ishikawa Y
  • 雑誌名: Circulation. 巻: 129 ページ: 487-496
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.004726
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Dimensional Multilayers of Smooth Muscle Cells as a New Experimental Model for Vascular Elastic Fiber Formation Studies. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishiwata R, Yokoyama U, Matsusaki M, Yoshiya A, Kadowaki K, Ichikaww Y, Umemura M, Fujita T,Minamisawa S, Shimoda H, Mitsuru Akashi M, and Ishikawa Y.
  • 雑誌名: Atherosclerosis. 巻: 233 ページ: 590-600
  • DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2014.01.045.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Store-operated Ca2+ entry (SOCE) Regulates Melanoma Proliferation and Cell Migration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Umemura M, Baljinnyam E, Feske S, De Lorenzo MS ,Lai-Hua Xie LH, Feng X, 1, Itoh K, Makino A, Fujita T,Yokoyama U, Iwatsubo M, Chen S, Goydos JS, Ishikawa Y, and Iwatsubo K
  • 雑誌名: PLoS ONE. 巻: 9 ページ: e89292
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0089292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protection of cardiomyocytes from the hypoxia-mediated injury by a peptide targeting the activator of G-protein signaling 8. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Hiraoka M, Suzuki H, Sakima M, Mamun, AA, Yamane Y, Fujita T, Yokoyama U, Okumura S, and Ishikawa Y.
  • 雑誌名: PLoS ONE. 巻: 9 ページ: e91980
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0091980
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperthermia generated with ferucarbotran (Resovist®) in an alternating magnetic field enhances cisplatin-induced apoptosis of cultured human oral cancer cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato I, Umemura M, Mitsudo K, Kioi M, Nakashima H, Iwai T, Fujita T, Yokoyama U, Okumura S, Feng X, Ito K, Miyajima A, Makino A, Iwai M, Eguchi H, Iwai T, and Ishikawa Y:
  • 雑誌名: J. Physiol. Sci. 巻: 64 ページ: 177-183
  • DOI: 10.1007/s12576-014-0309-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of Epac1 decreasesphosphorylation of phospholamban and protects theheart against stresses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okumura S, Fujita T, Cai W, Jin M, Namekata I, Mototani Y, Jin HL, Ohnuki Y, Tsuneoka Y, Kurotani R, Suita Km Kawakami Y, Hamaguchi S, Abe T, Kiyonari H, Tsunematsu T, Bai Y, Suzuki S, Hidaka Y, Umemura M, Ichikawa Y, Yokoyama U, Sato M, Ishikawa F, Izumi-Nakaseko H, Adachi-Akahane S, Tanaka H, and Ishikawa Y.
  • 雑誌名: J. Clin. Invest. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
• [雑誌論文] Epac1 increases migration of endothelial cells and melanoma cells via FGF2-mediated paracrine signaling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Baljinnyam E, Umemura M, Chuang C, De Lorenzo M, Iwatsubo M, Chen S, Goydos J, Ishikawa Y, Whitelock J, and Iwatsubo K.
  • 雑誌名: Pigment Cell & Melanoma Research. 巻: Epub ahead of print ページ: -
  • DOI: 10.1111/pcmr.12250 [Epub ahead of print]
• [雑誌論文] The prostanoid EP4 receptor and its signaling pathway. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama U, Iwatsubo K, Umemura M, Fujita T,and Ishikawa Y
  • 雑誌名: Pharmacol Rev. 巻: 65 ページ: 1010-1052
  • DOI: 10.1124/pr.112.007195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type Type 5 Adenylyl Cyclase Increases Oxidative Stress by Transcriptional Regulation of MnSOD via the Sirt1/FoxO3a Pathway. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lai L, Yan L, Gao S, Hu CL, Hui G, Davidow A, Park M, Bravo C, Iwatsubo K Ishikawa Y, Auwerx, J, Sinclair D, Vatner SF, and Vatner DE
  • 雑誌名: Circulation. 巻: 127 ページ: 1692-1701
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.112.001212.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A role for Piezo2 in EPAC1-dependent mechanical allodynia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Eijkelkamp N, Linley JE, Torres JM, Bee L , Dickenson AH,Gringhuis M , Minett MS, Hong GS, Lee E, Oh U, Ishikawa Y, Zwartkuis FJ , Cox JJ, and Wood, JN
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 4 ページ: 1682
  • DOI: 10.1038/ncomms2673,2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hight-dose zoledronic acid narrows the periodontal space in rats. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Y, Hirota M, Monden Y, Murata S, Koyama C, Mitsudo K, Iwai T, Ishikawa Y,and Tohnai I
  • 雑誌名: Int J Oral Maxillofac Surg. 巻: 2 ページ: 627-631
  • DOI: 10.1016/j.ijom.2012.11.011,
  • 査読あり
• [雑誌論文] Balancing GRK2/ Epac1levels prevents and relieves chronic pain. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang H, Heijnen CJ, van Velthoven CTJ, Willemen HLDM, Ishikawa Y, Zhang X, Sood AK, Vroon A, Eijkelkamp N, and Kavelaars A
  • 雑誌名: J. Clin. Invest. 巻: 123 ページ: 5023-5034
  • DOI: 10.1172/JCI66241.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adenylyl cyclase type 5 in cardiac disease, metabolism and aging. (2013)
  • 著者名/発表者名: Vatner SF, Park M, Yan L, Lee G, Lai L, Iwatsubo K, Ishikawa Y, Pessin J, and Vatner DE
  • 雑誌名: Am J Physiol Heart Circ Physiol. 巻: 305 ページ: H1-8
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00080.2013.
  • 査読あり
• [学会発表] 新生児期における浸透圧感受性TRPチャネルの役割. (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子, 青木理加, 南沢 享, 石川義弘
  • 学会等名: 筋生理の集い
  • 発表場所: 東京慈恵会医科大学 (東京都）
  • 年月日: 20131221-20131221
• [学会発表] Prostaglandin Eシグナルによるlysyl oxidase分解亢進が動脈管弾性線維の形成不良を引き起こす. (2013)
  • 著者名/発表者名: 南沢 享, 横山詩子, 青木浩樹, 中邨智之, 石川義弘
  • 学会等名: 生理研研究会―心血管膜輸送分子の構造・機能・病態の統合的研究戦略
  • 発表場所: 自然科学研究機構 生理学研究所（愛知県）
  • 年月日: 20131127-20131128
• [学会発表] 心臓型アデニル酸シクラーゼの選択的阻害剤ビダラビンによる不整脈治療の可能性. (2013)
  • 著者名/発表者名: 吹田憲治, 藤田孝之, 石川義弘
  • 学会等名: 生理学研究所研究会, ―心血管膜輸送分子の構造・機能・病態の統合的研究戦略.
  • 発表場所: 自然科学研究機構 生理学研究所（愛知県）
  • 年月日: 20131127-20131128
• [学会発表] Therapeutic Effect of EP4 Antagonist on Advanced Abdominal Aortic Aneurysm. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama U, Ishiwata R, Arakawa N, Suzuki S, Masuda M, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 86th Scientific Session, American Heart Association.
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 20131116-20131120
• [学会発表] Decreased Serum Osmolality Augments the Closure of the Ductus Arteriosus in Neonates. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama U, Aoki R, Ichikawa Y, Iwasaki S, Seki K, Nishimaki S, Yokota S, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 86th Scientific Session, American Heart Association.
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 20131116-20131120
• [学会発表] Prostaglandin E2 Receptor EP4 Signaling in Vascular Smooth Muscle Decreased Elasticity of the Aorta. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa Y, Yokoyama U, Iwamoto M, Yokota S, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 86th Scientific Session, American Heart Association.
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 20131116-20131120
• [学会発表] Anti-fibrotic Effect of Prostaglandin E2-EP4 in the Heart. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishiwata R, Yokoyama U, Inoue S, Ichikawa Y, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 86th Scientific Session, American Heart Association.
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 20131116-20131120
• [学会発表] A novel nano-magnetic particle with cytotoxic and a novel technology of designing intrinsic ferromagnetism compound. (2013)
  • 著者名/発表者名: Umemura M, Eguchi H, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 72nd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association.
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 20131003-20131005
• [学会発表] A conventional anti-cancer drug designed artificially with ferromagnetic, EI2573M. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwai M, Umemura M, Sato I, Nagasako A, Feng X, Hoshino Y, Inoue S, Aoki I, Eguchi H. Ishikawa Y
  • 学会等名: The 72nd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association.
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 20131003-20131005
• [学会発表] Cardiac overexpression of Translationally Controlled Tumor Protein (TCTP) prevents the development of doxorubicin-induced heart failure. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujita T, Cai W, Hidaka Y, Jin H, Jin M, Suita K, Ishikawa Y.
  • 学会等名: European Socirty of Cardiology.
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 20130830-20130904
• [学会発表] 温熱治療における新規磁性抗がん剤の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川義弘
  • 学会等名: 第30回日本ハイパーサーミア学会
  • 発表場所: 横浜シンポジア（神奈川県）
  • 年月日: 20130830-20130831
  • 招待講演
• [学会発表] 抗がん作用を有する新規磁性微粒子を用いたハイパーサーミアへの応用. (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 格, 光藤健司, 梅村将就, 來生 知, 中島英行, 馮 先鋒, 江口晴樹, 石川義弘, 藤内 祝
  • 学会等名: 第30回ハイパーサーミア学会
  • 発表場所: 横浜シンポジア（神奈川県）
  • 年月日: 20130830-20130831
• [学会発表] 大動脈瘤進展におけるプロスタグランディンE-EP4の役割. (2013)
  • 著者名/発表者名: 石渡 遼, 横山詩子, 石川義弘
  • 学会等名: 第6回大動脈分子病態研究会
  • 発表場所: 久留米大学循環器病研究所（福岡県）
  • 年月日: 20130822-20130823
• [学会発表] 出生後血清浸透圧変化からみた動脈管開存症発症リスク因子の検討. (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木理加, 横山詩子, 藤田秀次郎, 市川泰広, 岩崎志穂, 関 和男, 西巻 滋, 横田俊平, 石川義弘
  • 学会等名: 第49回日本周産期新生児学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 20130714-20130716
• [学会発表] Mouse Overexpressing Prostaglandin E Receptor EP4 in Vascular Smooth Muscle Cells Decreased Elasticity of the Aorta. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa Y, Yokoyama U, Jin M, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 7th TAKAO International symposium.
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター（東京都）
  • 年月日: 20130713-20130715
• [学会発表] Prostaglandin E2-EP4 signaling promotes secretion of the lipid-relating proteoglycan buglycan in human coronary arteries during development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kumagaya S, Yokoyama U, Sato A, Nishihara H, Inoue T, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 7th TAKAO International symposium.
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター（東京都）
  • 年月日: 20130713-20130715
• [学会発表] Prostaglandin E2-EP4 signaling inhibits vascular elastic fiber formation in the ductus arteriosus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishiwata R, Yokoyama U, Jin M, Masuda M, Asou T, Sugimoto Y, Aoki H, Nakamura T, Minamisawa S, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 7th TAKAO International symposium.
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター（東京都）
  • 年月日: 20130713-20130715
• [学会発表] EP4シグナル制御による大動脈瘤の治療開発. (2013)
  • 著者名/発表者名: 石渡 遼, 横山詩子, 石川義弘
  • 学会等名: 新学術領域 「自然炎症」+「脂質マシナリー」若手ワークショップ
  • 発表場所: ルネッサンスリゾート鳴門（徳島県）
  • 年月日: 20130702-20130704
• [学会発表] Inhibitor of cardiac adenylyl cyclase prevents atrial fibrillation in mice. HD Physiology. (2013)
  • 著者名/発表者名: Suita K, Cai W, Jin H, Jin M, Fujita T, Okumura S, Ishikawa Y.
  • 学会等名: HD Physiology, the 2nd International Symposium.
  • 発表場所: 丸ノ内ＭＹＰＬＡＺＡ（東京都）
  • 年月日: 20130628-20130629
• [学会発表] 新規抗癌剤を用いた口腔癌に対するハイパーサーミアの開発. (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 格, 光藤健司, 梅村将就, 江口晴樹, 石川義弘, 藤内 祝
  • 学会等名: 第37回日本頭頸部癌学会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都）
  • 年月日: 20130613-20130614
• [学会発表] Store-operated Ca2+ entry (SOCE) regulates melanoma progression. (2013)
  • 著者名/発表者名: Umemura M, Baljinnyam E, Lorenzo M.S.De, Feske S, Xie L, Ishikawa Y, and Iwatsubo K
  • 学会等名: The 104 American Association for Cancer Research Annual meeting.
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 20130408-20130412
• [学会発表] Application of a novel nano-magnetic anti-cancer drug to hyperthermia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Umemura M, Fukumura H, Sato I, Feng X, Izuka H, Eguchi H, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 104 American Association for Cancer Research Annual meeting.
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 20130408-20130412
• [学会発表] Targeted drug delivery system and magnetic resonance imaging with intrinsic ferromagnetic nano-particle compound. (2013)
  • 著者名/発表者名: Eguchi H, Hirata K, Kurotani R, Fukumura H, Singh D.J, Yamamoto M, Sato I, Umemura M, Yamamoto M, Nagashima Y, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 104 American Association for Cancer Research Annual meeting.
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 20130408-20130412
• [学会発表] Thermochemotherapy with controlled drug delivery using a novel magnetic anti-cancer drug. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato I, Mitsudo K, Umemura M, Feng X, Fukumura H, Eguchi H, Nakashima H, Kioi M, Tohnai, Ishikawa Y..
  • 学会等名: The 104 American Association for Cancer Research Annual meeting.
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 20130408-20130412
• [学会発表] Novel thermo-chemotherapy using a new magnetic anti-cancer drug. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato I, Umemura M, Mitsudo K, Feng X, Baba J, Nakashima H, Kioi M, Eguchi H, Tohnai I, Ishikawa Y.
  • 学会等名: The 104 American Association for Cancer Research Annual meeting, Washington.
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 20130408-20130412
• [図書] 遺伝子医学ＭＯＯＫ24 最新生理活性脂質研究-実験手法、基礎的知識とその応用- 「大動脈瘤の進展とPGE2」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山詩子、金美花、石川義弘
  • 総ページ数: 312
  • 出版者: メディカルドゥ社
• [備考] 横浜市立大学大学院医学研究科 循環制御医学 ホームページ
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~seiri1/
• [産業財産権] 三次元組織体及びその製造方法 (2013)
  • 発明者名: 横山詩子、石川義弘、明石満、松崎典弥
  • 権利者名: 公立大学法人横浜市立大学、国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-212966
  • 出願年月日: 2013-10-10