マクロファージの活性化を制御する天然化合物のガン免疫療法への応用

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25860501
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 藤原 章雄 熊本大学, 生命科学研究部, 講師 (70452886)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: マクロファージ / ガン治療 / 天然化合物 / STAT3 / 骨髄由来免疫抑制細胞

研究実績の概要

近年、マクロファージ（Mac）の活性化機構には、古典的活性化経路（M1）とオルタナティブ活性化経路（M2）が存在することが知られている。このMacの活性化の違いが様々な疾患の病態形成や病態の消長と深く関連するため、Macの活性化制御が疾病の予防や治療に有効であると考えられている。腫瘍組織においては、M2Macが腫瘍血管の形成促進に関与すると共に、免疫抑制分子を産生することで腫瘍の進展に関与し、一方、M1Macは抗腫瘍免疫を活性化することで、腫瘍の進展を抑制することが知られている。ゆえに、ガンではMacをM2MacからM1Macに転換できればガンの予防や治療への応用が期待できる。
本年度はMacの活性化状態をM2からM1に制御する天然化合物であるOnionin A（ONA）およびGarlicnin C（GNC）のin vivoにおける効果を詳細に検討した。方法としては、C3H/He マウスに高肺転移株であるLM8細胞を皮下移植し、週に2回、化合物（20 mg/kg）を経口投与し3週後に評価した。その結果、化合物投与群では、有意に皮下腫瘍重量が減少し、また、腫瘍の肺転移も有意に抑制された。また、免疫組織学的解析から、化合物投与により皮下腫瘍内のpSTAT3陽性細胞数の減少が認められたことから、in vivoにおいてもSTAT3の活性化を抑制することが示唆された。さらに、化合物投与群では、皮下腫瘍のCD4ならびにCD8陽性T細胞数が増加したことから、ONAおよびGNCはMacだけではなくMac以外の免疫関連細胞にも作用することで抗腫瘍免疫を活性化していることが示唆された。そこで、最近注目されている腫瘍内浸潤細胞でT細胞抑制に働くmyeloid-derived suppressor cell (MDSC)に対する作用を評価しところ、ONAはMDSCの活性化も抑制することでT細胞の腫瘍免疫を賦活化していることが明らかとなった。

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

本年度の実験計画における大きな目標としては、候補化合物（Onionin A, Garlicnin C および Corosolic acid）のリンパ球やミエロイド由来免疫抑制細胞（MDSC）に対する作用を評価することであった。本年度の研究では、まず候補化合物の骨肉腫移植モデルマウスへの投与により皮下腫瘍の進展の有意な抑制が認められたことならびに、候補化合物投与群では皮下腫瘍中のCD4およびCD8陽性T細胞の増加が認められたことから候補化合物はT細胞の活性化にも関与していることを明らかにした。また、Ex vivoでの実験において候補化合物はMDSCの活性化を抑制することで、ガンにおける抗腫瘍免疫の低下を抑制していることを明らかにした。さらに、in vitroでの実験にて、候補化合物と既知抗ガン剤との併用効果を検討したところ、ヒト骨肉腫細胞株ならびにヒト脳腫瘍細胞株において候補化合物ならびに既知抗ガン剤単独では有効性が認められない条件下においても両者の併用では有効性が認められることが明らかとなった。
ゆえに、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後の研究の推進方策としては、まずは候補化合物（Onionin A, Garlicnin C および Corosolic acid）の腫瘍移植モデルマウスにおける既知抗ガン剤との併用効果を検討する。具体的には、マウス骨肉腫およびマウス卵巣癌移植モデルマウスに候補化合物（Onionin A, Garlicnin C および Corosolic acid）とシスプラチンを投与し、腫瘍の発育・転移ならびにマウスの生存率を比較する。また、腫瘍組織におけるマクロファージの活性化状態や、その他の腫瘍免疫関連細胞への影響を評価する。さらに、候補化合物であるOnionin AおよびGarlicnin Cよりも効果の強い化合物を同定する目的で、Onionin AおよびGarlicnin Cをリード化合物とした様々な誘導体（化学構造に硫黄を含む環状化合物）を作成し、それら誘導体の活性評価を行う。

次年度使用額が生じた理由

消耗品節約のため次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額が生じた理由が消耗品節約によるものであるため、研究計画および研究の進捗度合いには影響はなく当初の予定通り問題なく研究は進む予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Cyclic Sulfoxides-Garlicnins K1, K2, and H1-Extracted from Allium sativum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Nohara, Yukio Fujiwara, Yusuke Komota, Yoshihiko Kondo, Taiki Saku, Koki Yamaguchi, Yoshihiro Komohara, Motohiro Takeya
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 63 ページ: 117-121
  • DOI: 10.1248/cpb.c14-00538.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Promotion of atherosclerosis by Helicobacter cinaedi infection that involves macrophage-driven proinflammatory responses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shahzada Khan, H. N. Ashiqur Rahman, Tatsuya Okamoto, Tetsuro Matsunaga, Yukio Fujiwara, Tomohiro Sawa, Jun Yoshitake, Katsuhiko Ono, Khandaker Ahtesham Ahmed, Md Mizanur Rahaman, Kohta Oyama, Motohiro Takeya, Tomoaki Ida, Yoshiaki Kawamura, Shigemoto Fujii, Takaaki Akaikea
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 ページ: 4680
  • DOI: 10.1038/srep04680.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acyclic Sulfides, Garlicnins L-1-L-4, E, and F, from Allium sativum (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Nohara, Yukio Fujiwara, Tsuyoshi Ikeda, Koki Yamaguchi, Hideyuki Manabe, Kotaro Murakami, Masateru Ono, Daisuke Nakano, Junei Kinjo
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 62 ページ: 477-482
  • DOI: http://doi.org/10.1248/cpb.c14-00003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conversion of Tomato Saponins to Pregnane Derivatives (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Nohara, Hideyuki Manabe, Yukio Fujiwara, Tsuyoshi Ikeda, Masateru Ono, Kotaro Murakami, Daisuke Nakano, Junei Kinjo, Tetsuya Kajimoto
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 62 ページ: 483-487
  • DOI: http://doi.org/10.1248/cpb.c14-00004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acantholactam and Pre-neo-kauluamine, Manzamine-Related Alkaloids from the Indonesian Marine Sponge Acanthostrongylophora ingens (2014)
  • 著者名/発表者名: Ahmed H. El-Desoky, Hikaru Kato, Keisuke Eguchi, Tetsuro Kawabata, Yukio Fujiwara, Fitje Losung, Remy E. P. Mangindaan, Nicole J. de Voogd, Motohiro Takeya, Hideyoshi Yokosawa, and Sachiko Tsukamoto
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 77 ページ: 1536-1540
  • DOI: 10.1021/np500290a.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acanthomanzamines A-E with New Manzamine Frameworks from the Marine Sponge Acanthostrongylophora ingens (2014)
  • 著者名/発表者名: Akane Furusato, Hikaru Kato, Tatsuo Nehira, Keisuke Eguchi, Tetsuro Kawabata, Yukio Fujiwara, Fitje Losung, Remy E. P. Mangindaan, Nicole J. de Voogd, Motohiro Takeya, Hideyoshi Yokosawa, Sachiko Tsukamoto
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 16 ページ: 3888-3891
  • DOI: 10.1021/ol5015569
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Triterpenoids from the fruits and leaves of the blackberry (Rubus allegheniensis) and their inhibitory activities on foam cell formation in human monocyte-derived macrophage (2014)
  • 著者名/発表者名: Masateru Ono, Shin Yasuda, Haruki Komatsu, Yukio Fujiwara, Motohiro Takeya, Toshihiro Nohara
  • 雑誌名: Natural Product Research 巻: 28 ページ: 2347-2350
  • DOI: 10.1080/14786419.2014.939087
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of AGEs as markers for carbohydrate metabolism and protein denaturation (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Nagai, Jun-ichi Shirakawa, Yukio Fujiwara, Rei-ichi Ohno, Narumi Moroishi, Noriyuki Sakata, Mime Nagai
  • 雑誌名: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 巻: 55 ページ: 1-6
  • DOI: http://doi.org/10.3164/jcbn.13-112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Concomitant accumulation of α-synuclein and TDP-43 in a patient with corticobasal degeneration (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamashita, Naomi Sakashita, Taro Yamashita, Nozomu Tawara, Masayoshi Tasaki, Kensuke Kawakami, Yoshihiro Komohara, Yukio Fujiwara, Masashi Kamikawa, Takenobu Nakagawa, Teruyuki Hirano, Yasushi Maeda, Masato Hasegawa, Motohiro Takeya, Yukio Ando
  • 雑誌名: Journal of Neurology 巻: 261 ページ: 2209-2217
  • DOI: 10.1007/s00415-014-7491-8.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ACAT1-associated Late Endosomes/Lysosomes Significantly Improve Impaired Intracellular Cholesterol Metabolism and the Survival of Niemann-Pick Type C Mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Kamikawa, XiaoFeng Lei, Yukio Fujiwara, Kazuchika Nishitsuji, Hiroshi Mizuta, Motohiro Takeya, Naomi Sakashita
  • 雑誌名: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA 巻: 47 ページ: 35-43
  • DOI: http://doi.org/10.1267/ahc.13033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation and Characterization of New Onionins A2 and A3 from Allium cepa, and of Onionins A1, A2, and A3 from Allium fistulosum (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Nohara, Yukio Fujiwara, Rino Kudo, Koki Yamaguchi, Tsuyoshi Ikeda, Kotaro Murakami, Masateru Ono, Tetsuya Kajimoto, Motohiro Takeya
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 62 ページ: 1141-1145
  • DOI: http://doi.org/10.1248/cpb.c14-00461
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] CD163, a scavenger receptor for the hemoglobin-haptoglobin complex, impair the excessive inflammatory responses in murine model of endotoxin shock. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukio Fujiwara, Koji Ohnishi, Yoichi Saito, Daisuke Shiraishi, Hasita Horlad, Motohiro Takeya, Yoshihiro Komohara
  • 学会等名: Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology
  • 発表場所: Fairmont The Queen Elizabeth, Montreal, QC, Canada
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-13
• [学会発表] ミエロイド細胞の制御を介したOnionin A の抗腫瘍薬としての可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原章雄
  • 学会等名: 第20回 天然薬物の開発と応用シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学、東京
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] ヘモグロビンスカベンジャー受容体（CD163）は炎症を抑制することで敗血症マウスの生存率を改善する (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原章雄、大西紘二、西東洋一、菰原義弘、竹屋元裕
  • 学会等名: 第87回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館、京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] CD163 is correlated with tumor proliferation in MCA205 sarcoma bearing mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Fujiwara, Daisuke Shiraishi, Hasita Horlad, Yoichi Saito, Motohiro Takeya, Yoshihiro Komohara
  • 学会等名: 第73回 日本癌学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Antitumor Allium Sulfides. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Fujiwara, Kotaro Murakami, Tsuyoshi Ikeda, Masateru Ono, Motohiro Takeya, Toshihiro Nohara.
  • 学会等名: The 8th JSP-CCTCNM-KSP Joint Symposium on Pharmacognosy
  • 発表場所: Fukuoka University, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [学会発表] LPS誘導性炎症に対するヘモグロビンスカベンジャー受容体（CD163）の抑制作用について (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原章雄、大西紘二、西東洋一、菰原義弘、竹屋元裕
  • 学会等名: 第67回 日本酸化ストレス学会学術集会
  • 発表場所: 同志社大学、京都
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] マクロファージの活性化を制御する硫黄含有化合物の抗腫瘍薬としての可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原章雄、菰原義弘、竹屋元裕
  • 学会等名: 第54回 日本リンパ網内系学会総会
  • 発表場所: 山形国際ホテル、山形
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-21
• [学会発表] CD163 impair the excessive inflammatory responses in murine model of endotoxin shock. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukio Fujiwara, Koji Ohnishi, Yoich Saito, Daisuke Shiraishi, Motohiro Takeya, Yoshihiro Komohara.
  • 学会等名: The 22nd International Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages
  • 発表場所: Kobe Chamber of Commerce and Industry, Kobe, Japan
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-03
• [学会発表] マクロファージの活性化を制御する低分子化合物ONAの抗腫瘍薬としての可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原章雄、菰原義弘、池田剛、野原稔弘、竹屋元裕
  • 学会等名: 第103回 日本病理学会総会
  • 発表場所: 広島国際会議場、広島
  • 年月日: 2014-04-24 – 2014-04-26
• [備考] 熊本大学大学院生命科学研究部細胞病理学分野ホームページ
  • URL: http://www.medic.kumamoto-u.ac.jp/dept/patho2/patho2.html