ポストＧＷＡＳ研究による心房細動の新規創薬標的の同定

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293052
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 古川 哲史 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (80251552)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 心房細動 / マイクロRNA

研究実績の概要

1. 10q25の解析：
平成27年度はin vitro実験を主に行い、2つのことが明らかになった。10q25近傍遺伝子NeurlはユビキチンE3リガーゼで、heat shock protein 27(hsp27)をユビキチン化→タンパク質分解する。NeurlをKDすると筋変性が起こり、この時hsp27を同時にKDしておくと筋変性がレスキューされる。Hsp27はアクチン重合を阻害することから、neurl発現低下によりhsp27発現が増加し、これがアクチン重合阻害をすることにより筋変性が誘導されたものと考えた(論文作成中)。また、NeurlのKDによりオートファジーが誘導された。GWASに用いたSNPsすべてを使ったMGENTA解析によりmTOR経路が心房細動と関係することが示唆された。mTOR経路はオートファジーを負に制御することが知られているが、Neurl KD細胞ではmTORのリン酸化、すなわち活性化が抑制されていたことから、mTORによるオートファジーの脱抑制がオートファジー誘導につながったものと考えた。
2. 高脂肪食で誘導されるmiRNA27-b
心房細動のリスク因子の1つに脂質異常症がある。そこで、高脂肪食で飼育したマウスでmiRNAアレイを行い、発現が変化するmiRNAを探索した。13 miRNAsで発現が2倍以上、17 miRNAsが1/2以下となり、またp値が0.01以下となった。この中で、バイオインフォマティクスで心房筋の電気的リモデリングに関係する遺伝子を標的とすることが示唆されたmiRNA27-bを標的に検討を進めた。その結果、miRNA27-bはCx40を標的とし、心房細動時にmiRNA27-b上昇がCx40の発現低下→心房の伝導障害をもたらし、これが心房細動発症と関連することが明らかとなった(論文発表)。

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

本計画の主要な目的は、心房細動の全ゲノム関連解析(GWAS)で得られた情報を臨床応用するための橋渡しをすることにある。過去2年間の研究で複数の論文を発表することができ、また臨床への橋渡しをするためのシーズを複数見つけることができたことから、概ね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

本年度は最終年度にあたるため、これまでの研究からより実用に近いもののoutputを目指した研究に重点を置くこととする。
1. レアSNPから同定された心房細動感受性遺伝子の機能解析
コモン疾患コモン多型(CDCV)仮説に立脚しコモン多型を対象とする全ゲノム関連解析(GWAS)では遺伝性の50%以下しか明らかにならず、レア多型にもコモン疾患に関係するものがあるだろうとするコモン疾患レア多型(CDRV)仮説が提唱されるようになっている。エクソン上にあるレア多型を対象としたEWASにより、オッズ比の高い1つのSNPが同定された。同SNPは酸化ストレスに関係する遺伝子上にあることから、心房細動との関連が強く示唆され、またオッズ比が高いことから新たな創薬標的となることが期待される。そこで、本年度は同遺伝子の機能解析を行う。まずin vitroで同多型の活性酸素産生への影響を検討するため、野生型と多型遺伝子を心筋細胞に導入し、アンジオテンシンII(AngII)刺激を行い、活性酸素の発生量を比較する。In vitro実験で同多型と活性酸素発生の関連性が確認されたら、同多型をもつマウスを作製し、in vitroでの心房不整脈発生への影響を調べる。また、同遺伝子に介入する低分子化合物のスクリーニング系を構築する。
2. 肺静脈特異的分子に介入する低分子化合物のスクリーニング
GWAS研究から肺静脈心筋細胞に特異的に発現する分子が心房細動発生に関与することが示唆された。今までの心房細動治療薬は心房筋に発現する分子を標的とするである、肺静脈心筋細胞に発現する分子を標的とする創薬は行われていない。そこで、同分子のハイスループットスクリーニング系を構築し、低分子化合物のスクリーニングを行う。

研究成果

• [国際共同研究] バンダービルド大学/ハーバード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: バンダービルド大学/ハーバード大学
• [雑誌論文] High-fat diet increases vulnerability to atrial arrhythmia by conduction disturbance via miR-27b (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Sasano T, Sugiyama K, Kurokawa J, Tamura N, Soejima Y, Sawabe M, Isobe M, Furukawa T
  • 雑誌名: Journal of Molecular and Cellular Cardiology 巻: 90 ページ: 38-46
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2015.11.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidative stress induced ventricular arrhythmia and impairment of cardiac function in Nos1ap deleted mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama K, Sasano T, Kurokawa J, Takahashi K, Okamura T, Kato N, Isobe M, Furukawa T
  • 雑誌名: International Heart Journal 巻: 57 ページ: 341-349
  • DOI: 10.1536/ihj.15-471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic defects in a His-Purkinje system transcription factor, IRX3, cause lethal cardiac arrhythmias (2016)
  • 著者名/発表者名: Koizumi A, Sasano T, Kimura W, Miyamoto Y, Aiba T, Ishikawa T, Nogami A, Fukamizu S, Sakurada H, Takahashi Y, Nakamura H, Ishikura T, Koseki H, Arimura T, Kimura A, Hirao K, Isobe M, Shimizu W, Miura N, Furukawa T
  • 雑誌名: European Heart Journal 巻: 37 ページ: 1469-1475
  • DOI: 10.1093/eurheartj/ehv449
  • 査読あり
• [雑誌論文] A distribution analysis of action potential parameters obtained from patch-clamped human stem cell-derived cardiomyocytes (2016)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Redondo F, Kurokawa J, Nomura F, Kaneko T, Hamada T, Furukawa T, Yasuda K
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Science 巻: 131 ページ: 141-145
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2016.04.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening system for drug-induced arrhythmogenic risk combining a patch clamp and heart simulator. (2015)
  • 著者名/発表者名: Okada J, Yoshinaga T, Kurokawa J, Washio T, Furukawa T, Sawada K, Sugiura S, Hisada T.
  • 雑誌名: Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅ 巻: １ ページ: ｅ１４００１４２
  • DOI: 10.1126/sciadv.1400142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aromatase knockout mice reveal an impact of estrogen on drug-induced alteration of murine electrocardiography parameters (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa J, Sasano T, Kodama M, Li M, Ebana Y, Harada N, Honda S, Nakaya H, Furukawa T
  • 雑誌名: Journal of Toxicological Science 巻: ４０ ページ: ３３９－３４８
  • DOI: 10.2131/jts.40.339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fibroblast growth factors and vascular endothelial growth factor promote cardiac reprogramming under defined conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamakawa H, Muraoka N, Miyamoto K, Sadahiro T, Isomi M, Haginiwa S, Kojima H, Umei T, Akiyama M, Kuishi Y, Kurokawa J, Furukawa T, Fukuda K, Ieda M
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 5 ページ: 1128-1142
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2015.10.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of spontaneous activity by HCN4 overexpression in mouse embryonic stem cell-derived cardiomyocytes – A possible biological pacemaker (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Nakamura K, Yoshida M, Sugiyama H, Ohe T, Kurokawa J, Furukawa T, Takano M, Nagase S, Morita H, Kusano KF, Ito H
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 ページ: e0318193
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0138193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intravital imaging of Ca2+ signals in lymphocytes of Ca2+ biosensor transgenic mice: indication of autoimmune diseases before the pathological onset (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka S, Usami T, Kikuta J, Ishii M, Sasano T, Sugiyama K, Furukawa T, Nakasho E, Takayanagi H, Tedder T, Karasuyama H, Kiyawami A, Adachi T
  • 雑誌名: Science Report 巻: 6 ページ: 18738
  • DOI: 10.1038/srep18738
  • 査読あり
• [学会発表] Contribution of pannexin-1 to cardioprotection and arrhythmogenicity induced by ischemia/reperfusion injury (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Sasano T, Sugiyama K, Isobe M, Furukawa T
  • 学会等名: The 80th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県/仙台市）
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] The occurrence of ectopy from pulmonary veins in atrial fibrillation in middle-aged women (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Nitta J, Iwasaki T, Lee K, Watanabe K, Hirao T, Kato N, Inamura Y, Suzuki M, Negi K, Satoh A, Yamato T, Matsumurea Y, Asakawa K, Ebana Y, Furukawa T, Gohya M, Hirao K, Isobe M
  • 学会等名: The 80th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県/仙台市）
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] Neurl, ubiquitin E3 ligase, contributes to the maintenance of sarcomere structure and the regulation of autophagy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Ebana Y, Furukawa T
  • 学会等名: The 80th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県/仙台市）
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] The genotype of SNPs related whether ectopy is from pulmonary vein or others in atrial fibrillation (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Nitta J, Iwasaki T, Lee K, Watanabe K, Hirao T, Kato N, Inamura Y, Suzuki M, Negi K, Satoh A, Yamato T, Matsumurea Y, Asakawa K, Ebana Y, Furukawa T, Gohya M, Hirao K, Isobe M
  • 学会等名: The 80th Annual Scientific Meeting of the Japanese Circulation Society
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県/仙台市）
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] Novel dielectric blood coagulometry can evaluate factor Xa and thrombin activity individually (2016)
  • 著者名/発表者名: 12.Hamada S, Hasegawa Y, Nishimura T, Furukawa T, Isobe M, Hirao K, Sasano T
  • 学会等名: The occurrence of ectopy from pulmonary veins in atrial fibrillation in middle-aged women
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県/仙台市）
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] トランスジェニックマウスを利用した心筋IKsチャネル分子複合体の網羅的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田俊、児玉昌美、永森収志、五十嵐規嘉、藤森美紀、金井好克、古川哲史、黒川洵子
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [学会発表] 内向き整流カリウムチャネルを過剰発現させたヒトiPS由来心筋細胞を用いた薬理作用解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林英里奈、木村麗子、李敏、安東朋子、芦原貴司、関野祐子、古川哲史、諫田泰成、黒川洵子
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [学会発表] 胎生マウスの関血管形状に見られる性差 (2016)
  • 著者名/発表者名: 児玉昌美、古川哲史、黒川洵子
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来心筋の活動電位形成に関連する遺伝子の定量的発現解析におけるリファレンス遺伝子の選定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村麗子、児玉昌美、古谷和春、諫田泰成、倉智嘉久、関野祐子、古川哲史、黒川洵子
  • 学会等名: 第89回日本薬理学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-03-09 – 2016-03-11
• [学会発表] Functional evaluation of murine cardiomyocytes using motion imaging technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa J, Takahashi K, Furukawa T
  • 学会等名: 日本安全性薬理研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都/文京区）
  • 年月日: 2016-02-19 – 2016-02-20
• [学会発表] マウス冠血管形成における性差の起源の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 児玉昌美、古川哲史、黒川洵子
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会・第88回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県/神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] iPS cells and Arrhythmia Mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsushi Furukawa
  • 学会等名: 2015 8th APHRS
  • 発表場所: メルボルン国際会議場メルボルン市（オーストラリア）
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] OXIDATIVE STRESS INDUCED VENTRICULAR ARRHYTHMIA AND IMPAIRMENT CARDIAC FUNCTION IN NOS1AP DELETED MICE (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Sugiyama, Tetsuo Sasano and Tetsushi Furukawa
  • 学会等名: 2015 8th APHRS
  • 発表場所: メルボルン国際会議場メルボルン市（オーストラリア）
  • 年月日: 2015-11-18 – 2015-11-22
• [学会発表] Study of long QT syndrome type 3 using human iPS cell-derived cardiomyocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsushi Furukawa, Shinichi Okata, Shinsuke Yuasa, 他17名
  • 学会等名: 第30回不整脈学会学術集会・第32回日本心電学会学術集会
  • 発表場所: 国立京都国際会議場（京都府/京都市）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] 心房細動はなぜ慢性化するのか：そのメカニズムと対策 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 学会等名: 第30回不整脈学会学術集会・第32回日本心電学会学術集会
  • 発表場所: 国立京都国際会議場（京都府/京都市）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] 不整脈医が知っておくべき (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 学会等名: 第30回不整脈学会学術集会・第32回日本心電学会学術集会
  • 発表場所: 国立京都国際会議場（京都府/京都市）
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] 心房細動とアンチエイジング (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 学会等名: 第15回日本抗加齢医学会総会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県/福岡市）
  • 年月日: 2015-05-30 – 2015-05-31
  • 招待講演
• [図書] 循環器治療薬パーフェクトガイド (2016)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 総ページ数: 132
  • 出版者: 総合医学社
• [図書] 心臓イオンチャネルA to Z (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 総ページ数: 168
  • 出版者: ライフメディコム
• [図書] 目からウロコの心電図[改訂版] (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 総ページ数: 145
  • 出版者: ライフメディコム
• [図書] そうだったのか！臨床に役立つ心臓の発生・再生 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古川哲史
  • 総ページ数: 178
  • 出版者: メディカル・サイエンス・インターナショナル