尿路結石の分子機構の解明とその成果を踏まえた新規治療薬の開発

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24659716
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 郡 健二郎 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30122047)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸澤 啓一 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40264733) ; 安井 孝周 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40326153) ; 岡田 淳志 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (70444966) ; 濱本 周造 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (80551267)
• Keywords: 尿路結石 / オステオポンチン / マクロファージ / ミトコンドリア

Research Abstract

I. 抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬：抗オステオポンチン抗体を作成し、モデルラットで結石の形成抑制を行った。電子顕微鏡による形成抑制された結石の詳細な観察を行った。
II. 腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬：ミトコンドリア膜輸送体であるcyclophilin Dのノックアウトマウスを用いて、結石形成機序を解明し、その制御薬による結石抑制を試みた。腎尿細管細胞やミトコンドリアの形態、酸化ストレスなどの変化を画像解析と発現の定量化で比較、評価している。Cyclopihlin D活性を抑制する薬剤NIM811を投与し、酸化ストレス発生の抑制と結石の抑制を試みた。
III. マクロファージ（Mφ）による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法：単球刺激因子（CSF-1）遺伝子変異を有するMφ機能不全マウス(op/op；B6C3Fe a/a-CsfIop/J)を用い、Mφ欠損による結石形成・消失の動向を検証した。グリオキシル酸（80mg/kg）を連日腹腔内投与し、結石の増加・消失を比較すると共に、腎組織でのMφの動向を免疫組織化学的、電子顕微鏡的(TEM, SEM）に観察した。さらにMφをM1 MφとM2 Mφにわけて評価し、それぞれの結石形成と消失への役割を検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

I. 抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬：抗オステオポンチン抗体による結石抑制効果については順調に研究をすすめている。モデルサルの開発が完成していないため、やや遅れている。
II. 腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬：ミトコンドリア膜輸送体であるcyclophilin Dのノックアウトマウスと抑制薬剤を用いて、結石形成機序を解明し、その制御薬による結石抑制を試みた。cyclophilin D欠損マウスとwild typeで、腎尿細管細胞やミトコンドリアの形態、細胞内カルシウム濃度、酸化ストレスなどの変化を画像解析と発現の定量化で比較、評価した。抑制薬剤NIM811で結石形成を抑制することに成功した。この部分では概ね達成している。
III. マクロファージ（Mφ）による結晶貪食作用を応用した結石溶解療法：単球刺激因子（CSF-1）遺伝子変異を有するMφ機能不全マウス(op/op；B6C3Fe a/a-CsfIop/J)を用い、Mφ欠損による結石形成・消失の動向を検証した。結石モデルマウス腎のMφをM1MφとM2Mφにわけて存在と機能を検討し、M2Mφが結石消失に作用していることを見いだした。この部分では概ね達成している。

Strategy for Future Research Activity

I. 抗オステオポンチン(OPN)抗体を用いた分子標的治療薬の開発：平成25年に引き続き、結石モデルサルの作成に取り組んでいく。
II. 腎尿細管細胞ミトコンドリア障害に着目した治療薬の開発：ミトコンドリア膜に存在するMPTP(mitochondria permeability transitional pore)の中心構造であるcyclophilin Dに着目して研究を進める。Cyclophilin D欠損マウスを用いて、結石形成時のミトコンドリア傷害が関与するメカニズムについて検討していく。Cyclophilin Dを特異的に阻害するNIM811 (N-Methyl-4-isoleucine cyclosporine)を用いて結石予防薬の開発を目指す。
III. Mφによる結晶貪食作用を応用した結石溶解療法：　尿路結石患者と非結石者（各100名）から血液および24時間尿を採取し、Bio-Plex サスペンションアレイシステムを用いて51種類のサイトカインを同時に測定し、各物質に関し群間で有意差検定を行う。選定されたマーカーについて、Mφ機能とヒト尿路結石のリスク因子としての有用性を確認していく。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

実験動物を用いた研究が予定よりやや遅れており、次年度に行うこととなった。
成果発表を行う学会での出張が少なくなり、次年度に実施する予定である。
前項の研究を遂行するため、試薬を購入する。主に遺伝子関連試薬、抗体、一般試薬などである。また、実験動物を使用した研究があるため、購入と飼育費用が必要となる。研究を円滑に遂行するための実験助手の費用が必要となる。得られた研究成果の発表と情報収集のために、日本泌尿器科学会、米国泌尿器科学会などに出張するため、旅費が必要となる。

Research Products

• [Journal Article] Novel effect of the inhibitor of mitochondrial cyclophilin D activation, N-methyl-4-isoleucine cyclosporin, on renal calcium crystallization (2014)
  • Author(s): Niimi K, Yasui T, Okada A, Hirose Y, Kubota Y, Umemoto Y, Kawai N, Tozawa K, Kohri K.
  • Journal Title: Int J Urol Volume: － Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/iju.12425
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Colony-stimulating factor-1 signaling suppresses renal crystal formation. (2014)
  • Author(s): Taguchi K, Okada A, Kitamura H, Yasui T, Naiki T, Hamamoto S, Ando R, Mizuno K, Kawai N, Tozawa K, Asano K, Tanaka M, Miyoshi I, Kohri K.
  • Journal Title: J Am Soc Nephrol. Volume: － Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased crystal-cell interaction in vitro under co-culture of renal tubular cells and adipocytes by in vitro co-culture paracrine systems simulating metabolic syndrome (2014)
  • Author(s): Ichikawa J, Okada A, Taguchi K, Fujii Y, Zuo L, Niimi K, Hamamoto S, Kubota Y, Umemoto Y, Itoh Y, Yasui T, Kawai N, Tozawa K, Kohri K.
  • Journal Title: Urolithiasis Volume: 42 Pages: 27-28
  • DOI: 10.1007/s00240-013-0612-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of adiponectin on kidney crystal formation in metabolic syndrome model mice via inhibition of inflammation and apoptosis. (2013)
  • Author(s): Fujii Y, Okada A, Yasui T, Niimi K, Hamamoto S, Hirose M, Kubota Y, Tozawa K, Hayashi Y, Kohri K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Pages: e61343
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0061343
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kidney stone formation is positively associated with conventional risk factors for coronary heart disease in Japanese men (2013)
  • Author(s): Ando R, Nagaya T, Suzuki S, Takahashi H, Kawai M, Okada A, Yasui T, Kubota Y, Umemoto Y, Tozawa K, Kohri K
  • Journal Title: J Urol Volume: 189 Pages: 1340-6
  • DOI: 10.1016/j.juro.2012.11.045.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Management of stone disease in the 21st century (2013)
  • Author(s): Takahiro Yasui
  • Organizer: 2013 (108th) Annual Meeting of American Urological Association
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center (San Diego, アメリカ合衆国)
  • Year and Date: 20130504-20130508
  • Invited
• [Presentation] Anti-inflammatory M2 macrophages suppress renal crystal formation via a colony stimulating factor-1 dependent pathway in M2-deficient (op/op) mice (2013)
  • Author(s): Kazumi Taguchi, Atsushi Okada, Takahiro Yasui, Kazuhiro Niimi, Yasuhiro Fujii, Shuzo Hamamoto, Masahito Hirose, Yukihiro Umemoto, Shoichi Sasaki, Kenjiro Kohri
  • Organizer: 2013 (108th) Annual Meeting of American Urological Association
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center (San Diego, アメリカ合衆国)
  • Year and Date: 20130504-20130508
• [Presentation] 腎結石の溶解療法の開発に向けたマクロファージによるシュウ酸カルシウム結晶の貪食機序の解明 (2013)
  • Author(s): 岡田淳志、安井孝周、田口和己、藤井泰普、浜本周造、伊藤恭典、戸澤啓一、郡健二郎
  • Organizer: 第101回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: さっぽろ芸術文化の館（札幌市）
  • Year and Date: 20130425-20130428
• [Presentation] ミトコンドリアcyclophilin Dをターゲットとした尿路結石に対する治療薬の開発とバイオマーカーの確立 (2013)
  • Author(s): 新美和寛、安井孝周、広瀬真仁、岡田淳志、伊藤靖彦、戸澤啓一、郡健二郎
  • Organizer: 第101回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: さっぽろ芸術文化の館（札幌市）
  • Year and Date: 20130425-20130428
• [Presentation] 薬物療法の未来と再発予防 (2013)
  • Author(s): 安井孝周、新美和寛、浜本周造、岡田淳志、戸澤啓一、郡健二郎
  • Organizer: 第101回日本泌尿器科学会総会
  • Place of Presentation: さっぽろ芸術文化の館（札幌市）
  • Year and Date: 20130425-20130428
  • Invited