Development and drug discovery for urolithiasis by integrated analysis of bio-repair mechanisms

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03791
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 安井 孝周 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (40326153)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田口 和己 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (00595184) ; 安藤 亮介 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (30381867) ; 松永 民秀 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 教授 (40209581) ; 海野 怜 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (40755683) ; 川端 剛 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (60734580) ; 岡田 淳志 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (70444966) ; 濱本 周造 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (80551267)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 尿路結石 / 脂質代謝異常 / オートファジー / マクロファージ / 低分子化合物ライブラリー

Outline of Annual Research Achievements

尿路結石は、生涯罹患率が12%に達し、再発率は5年で50%と高いが、予防法は確立していない。私たちは、尿路結石モデルマウスにおいて「腎結石が自然消失する」という現象を捉えた。これには、尿細管上皮細胞のオートファジーや、免疫細胞であるMφによる結晶貪食が関わることが示唆される。本研究では、尿細管上皮細胞・Mφ・脂肪細胞らの細胞間ネットワークに焦点を当て、以下の5つの研究から尿路結石の包括的な治療法・予防法の開発を目指している。
[1] オートファジーを応用した尿路結石形成機序の解明と制御法の確立：オートファジーが結石形成腎で低下していることを示し、MTOR阻害剤がオートファジーと結石形成の減少をきたすことを明らかにし、その機序を検討した。
[2] Mφ分化を応用した尿路結石の消失現象の解明と予防法の開発：マウス骨髄から遊離したMφをM1・M2に分化、ソート後、静脈注射によって投与し、M2が結石形成を抑制した。M2を増加される薬物投与で検討する。
[3] 脂質代謝障害におけるオートファジー・Mφ機能の障害と結石形成変化の解明：脂質代謝に関わるFABP4が結石形成腎で低下しているため、KOマウスを用いて機序の解明を行っている。
[4] ヒト腎乳頭・尿中蛋白におけるオートファジー/Mφ/脂質代謝関連分子のomics解析：ヒト腎乳頭組織からRNAを抽出した。モデルマウスのRAN発現とともに、Omics解析によって結石形成におけるネットワークを解明する。
[5] 低分子化合物ライブラリーによる細胞間結晶貪食作用を介した創薬：iPS細胞からMφを分化させた。そのMφがシュウ酸カルシウム結晶を貪食することを確認した。結石患者由来iPS細胞を作成中であり、低分子化合物ライブラリーからの創薬に応用する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

低分子化合物ライブラリーによる細胞間結晶貪食作用を介した創薬について、疾患iPSの作成がやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

共同研究者との連携をもとに[１]から[５]の研究のそれぞれで定期的な実験カンファレンスを行いながら研究を推進する。

Research Products

• [Journal Article] Fatty acid?binding protein 4 downregulation drives calcification in the development of kidney stone disease (2020)
  • Author(s): Taguchi Kazumi、Chen Ling、Usawachintachit Manint、Hamamoto Shuzo、Kang Misun、Sugino Teruaki、Unno Rei、Tzou David T.、Sherer Benjamin A.、Okada Atsushi、Yasui Takahiro、Ho Sunita P.、Stoller Marshall L.、Chi Thomas
  • Journal Title: Kidney International Volume: 97 Pages: 1042～1056
  • DOI: 10.1016/j.kint.2020.01.042
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 尿路結石診療の基本と未来～泌尿器科医になる先生方へ～ (2020)
  • Author(s): 安井孝周
  • Organizer: 2020年度日本泌尿器科学会ウィンターセミナー
  • Invited
• [Presentation] Fatty acid binding protein 4 drives calcium oxalate crystallization in the development of kidney stone disease. (2020)
  • Author(s): 1280.Taguchi K, Hamamoto S, Sugino T, Kawase K, Unno R, Okada A, Stoller M.L., Chi T, Yasui T
  • Organizer: EAU 2020(European Association of Urology Annual Meeting)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Brown adipocytes prevent kidney stone formation via heat-producing protein, uncoupling protein. (2020)
  • Author(s): 1281.Sugino T, Okada A, Chaya R, Tanaka Y, Unno R, Taguchi K, Hamamoto S, Ando R, Mogami T, Yamashita H, Yasui T
  • Organizer: AU 2020(European Association of Urology Annual Meeting)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] M2 macrophages differentiated from iPS cells have higher abilities to phagocytose and process calcium oxalate crystals than similarly induced M1 macrophages. (2020)
  • Author(s): 1284.Okada Atsushi, Aoki Hiromasa, Onozato Daichi, Kato Taiki, Takase Hiroshi, Ohshima Shigeru, Banno Rika, Taguchi Kazumi, Hashita Tadahiro, Matsunaga Tamihide, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fatty acid binding protein 4 drives calcification in the development of kidney stone disease. (2020)
  • Author(s): 1296.Taguchi Kazumi, Chen Ling, Hamamoto Shuzo, Sugino Teruaki, Kang Misun, Unno Rei, Benjamin A Sherer, Manint Usawachintachit, David T Tzou, Okada Atsushi, Sunita P Ho, Marshall L Stoller, Yasui Takahiro, Thomas Chi
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2020
  • Int'l Joint Research