2020 Fiscal Year Research-status Report
ケミカルバイオロジーで拓く統合的ストレス応答を標的とするTh17分化制御薬開発
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20K15415
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
濱田 良真 徳島大学, 先端酵素学研究所, 助教 (90805772)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | HTS / ISR / Th17 / EAE / ATF4 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘルパーT 17(Th17)細胞産生性インターロイキン17（IL-17）やIL-23が関節リウマチや実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）の病因であることが報告されており、治療薬の標的としてTh17分化制御の重要性が示唆されている。本研究では北里大学の天然物由来のライブラリーからTh17分化阻害剤を同定し、Th17が病因の疾病に対する治療薬の基盤を作ることを目標としている。
細胞が様々なストレスに曝されるとeIF2αのリン酸化を介した統合的ストレス応答（ISR）が誘導される。ISRキナーゼにはHRI,PKR,PERK,GCN2の4つが知られている。HalofuginoneはGCN2-eIF2α-ATF4を活性化、Th17分化を阻害でき、EAEの病態スコアを改善することが報告されている。しかし、その他のISRキナーゼを介した強力なTh17分化制御は未解明であるため、GCN2以外のISRキナーゼを介したTh17分化阻害を目的とした。
研究代表者はレポーター細胞を用いたハイスループットスクリーニングによって、ISRを活性化する化合物Xを同定した。化合物XによるISR活性化はHRIを介しており、HRIはミトコンドリアストレスを感受したOMA1-DELE1によって活性化されていることを明らかにした。マウスの脾臓やヒトの血液からCD4+ T細胞を抽出し、Th17へ分化させ、IL-17分泌を検出した。対照群はIL-17分泌が検出されたが、分化誘導時に化合物Xを共投与した群ではIL-17の分泌が抑制された。Th17分化(IL-17分泌)を阻害できたことから、EAE病態への寄与を解析した。対照群ではEAE病態が進行するのに対し、化合物X処理群ではEAE病態が改善された。化合物Xの標的を同定することで詳細な作用機序を明らかにし、Th17関連疾患の治療薬開発の基盤となりえることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者は既にハイスループットスクリーニング（HTS）によって化合物XがISRを活性化できることは発見していた。本研究の1年目の研究実施計画は、1)ヒトの血液からCD4+ T 細胞を抽出し、ヘルパーT 17(Th17)細胞に分化誘導する。対照群と化合物X処理群のインターロイキン-17分泌を検出することで、Th17分化制御への寄与を解析する。2)マウスに実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）を誘導する。対照群と化合物X処理群のEAE病態スコアをモニターすることでTh17関連疾患への寄与を解析する。3)北里大学において化合物Xの多部位に多種置換基を付与した誘導体を合成し、HTSによって活性をチェックする。その後、標的探索プローブを付与した誘導体を合成し、化合物Xの標的を質量分析で同定する、という計画であった。1)、2)については研究実績の概要に記載した通り達成できた。3)については3年間通年の計画であるが、1年目に誘導体合成、および活性チェックを行い、次の誘導体合成までを想定していたが、新型コロナウイルス拡大により研究環境が制限されたため達成できなかった。新型コロナウイルス感染拡大に伴い、研究環境が大幅に制限されたが、1年目の計画は概ね達成できたため、進捗状況を「おおむね順調に進展している。」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
①ハイスループットスクリーニング（HTS）で同定した化合物Xの統合的ストレス応答（ISR）活性化メカニズムの概要を捉え、②マウス、およびヒトのヘルパーT 17（Th17）細胞への分化制御を阻害できること、③実験的自己免疫疾患（EAE)において同化合物が病態予防できることを明らかにしてきた。しかし、これら①②の発見はパラレルな現象であるため、病態モデルにおけるISRの状態や役割は不明なままである。本研究で発見した化合物XによるISR制御メカニズムは、ミトコンドリアストレスを感受したOMA-DELE1-HRI（ISRキナーゼ）が翻訳開始因子eIF2αとその下流のATF4を活性化した。化合物Xは未成熟なT（CD4+）細胞のTh17への分化を抑制した。そのため、今後の研究の推進方策はTh17分化時のATF4の発現を解析することでTh17分化へのISR（特に、ATF4）の関与を明らかにする。また、詳細に解析するため、ATF4 KOマウスを作成し、Th17の分化、およびIL-17分泌にATF4が関与するか確認する。同時に、化合物Xの誘導体を作成し、標的同定を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大に伴い、京都府（京都産業大学）で開催予定であった小胞体ストレス研究会が中止となった。そのため、研究会参加のための旅費が使用されなかった。
化合物Xの標的因子を同定するため、誘導体を作成し、HTSを繰り返す計画であった。この計画において、誘導体の合成を北里大学に依頼する計画であった。しかし、新型コロナウイルス感染拡大に伴い、北里大学との研究打ち合わせが想定していたスケジュール通り行えなかったため、合成された誘導体購入費用、研究打ち合わせのための旅費等が使用できなかった。そのため、次年度使用額が生じた。
翌年度分として請求した研究費と合わせて、合成された誘導体の機能解析をHTSシステムで行い、標的因子を同定する予定である。
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Research Products
(2 results)
