赤痢アメーバ“含硫脂質代謝”を標的とする阻害剤探索―全容解明と治療薬開発にむけてー
研究課題情報
- 課題管理番号
- 19fm0208025h0003
- 9つの連携分野プロジェクト
新興・再興感染症制御プロジェクト
- 事業名
感染症研究革新イニシアティブ<J-PRIDE><02>
- タグ(2019)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 応用
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: 感染症および寄生虫症
- タグ(2018)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 感染症および寄生虫症
- タグ(2017)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 感染症および寄生虫症
- 代表研究機関
- 国立大学法人佐賀大学
- 研究代表者
(2019) 見市文香, 国立大学法人佐賀大学, 医学部・講師(特定)
(2018) 見市文香, 国立大学法人佐賀大学, 国立大学法人佐賀大学 医学部 講師(特定)
(2017) 見市文香, 国立大学法人佐賀大学, 国立大学法人佐賀大学 医学部 助教
- 研究期間
- 2017年度 - 2019年度
- 課題への総配分額
- 48,850 千円
- 研究概要(2019)
- 2017年および2018年度の研究から、赤痢アメーバ含硫脂質合成酵素を阻害する化合物を15種類得ることができた。この中には栄養体増殖およびシスト形成に対して強い効果があった化合物も含まれる。今後はこれらの化合物をツールとして使用し、当該酵素活性の阻害が細胞の増殖・分化に与える分子機構の詳細を解析することで含硫脂質代謝の重要性を明確にする。さらに栄養体増殖およびシスト形成を阻害する化合物のスクリーニングも行った結果、21種類の化合物を阻害剤候補として得ることが出来た。これらの赤痢アメーバに対する影響を栄養体期とシスト期に分けて解析、その作用機序を解明を行う。上記2通りのアプローチを行うことで含硫脂質代謝の全容解明、および、新規治療薬・伝播阻止薬開発を目指す。
- 研究概要(2018)
- 赤痢アメーバの細胞増殖およびシスト形成に重要な役割を果たす“含硫脂質代謝経路”を標的とした阻害剤を探索する。得られた阻害剤を用いることで、含硫脂質代謝の全容解明、および、新規治療薬・伝播阻止薬開発を目指す。 本年度は前年度から継続して、 1)含硫脂質代謝に属する酵素群に対する化合物の効果をin silicoスクリーニングによって評価を行い、有用な候補を得る。 2) 1) で得られた化合物について、含硫脂質代謝に対する阻害作用の評価を細胞レベルで解析、有用な阻害剤を得る。 3) 2)で得られた阻害剤を用いて含硫脂質代謝の機能の解明を目指す。
- 研究概要(2017)
研究成果情報
2019
2018
2017
成果の概要
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赤痢アメーバは、ヒトの大腸に感染しアメーバ赤痢症を引き起こす寄生原虫である。発展途上国を中心に世界で年間約5千万人の感染者、10万人の死者を出している。臨床薬が少ないため、病原性の解明、新規薬剤開発が危急の課題である。我々は赤痢アメーバ硫酸代謝の特異性に着目して研究を進めている。これまでに、赤痢アメーバの硫酸代謝が含硫脂質代謝に特化していること、6種類の含硫脂質が合成されること、そして含硫脂質が生活環を通じて重要な代謝産物であることを見出している。以上のことから含硫脂質代謝経路が治療薬・伝播阻止薬の有用な標的となりえると考え研究を継続している。本年度は、前年度に行った硫酸活性化第2酵素APSキナーゼ(APSK)の活性阻害を指標とする400化合物(MMVから供与されたthe Pathogen Box)のスクリーニングにより得られた15化合物について、より詳細な解析を行った。15化合物中3化合物(auranofin、A-D-11、A-H-11)が、赤痢アメーバの栄養体増殖およびシスト形成を強く阻害すること、さらに、それが赤痢アメーバ細胞内のAPSK活性阻害に伴う含硫脂質の合成阻止の結果であることを前年度までに示してきた。今回、これら化合物存在下でシスト形成を誘導、細胞の形態変化の経時的な解析を行った結果、化合物存在下では、細胞が栄養体のまま維持され、死に至ることを見出した。シスト形成にはコレステロール硫酸が必須であるため、その合成阻害により栄養体のシストへの分化できなかったと考えられる。一方栄養体増殖には別の含硫脂質が必要であり、その合成も同時に阻害されたことで、24時間後には細胞が死に至ったと結論付けた(見市、石川、PLoS NTD, 2019)。さらに、3化合物のうちA-D-11、A-H-11が選択毒性に優れた化合物であることを新たに見出した。標的としたAPSKは宿主であるヒトも相同分子を持つが、このヒトのAPSK組換え酵素活性が、上記3化合物によって全く阻害されないこと、さらにA-D-11とA-H-11は、ヒトの培養細胞株の増殖に全く影響を与えない事を見出し、選択毒性に優れた化合物であると結論付けた(見市、石川、PLoS NTD, 2019)。これらの結果から、含硫脂質合成を標的としたアメーバ赤痢症に対する新規治療薬・伝播阻止薬の創出に繋がる可能性を実験的に証明できた。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Shinjyo N, Nakayama H, Ishimaru K, Hikosaka K, Mi-ichi F, Norose K, Yoshida H. Hypericum erectum alcoholic extract inhibits Toxoplasma growth and Entamoeba encystation: an exploratory study on the anti-protozoan potential. J Nat Med. 74:294-305. 2020.doi: 10.1007/s11418-019-01369-6
2. Mi-ichi F#, Ishikawa T#, Tam VK, Deloer S, Hamano S, Hamada T, and Yoshida H. Characterization of Entamoeba histolytica adenosine 5′-phosphosulfate (APS) kinase; validation as a target and provision of leads for the development of new drugs against amoebiasis. PLoS Negl Trop Dis. 13:e0007633. 2019. (#Equally contributed to this article) doi: 10.1371/journal.pntd.0007633.
3. Mi-ichi F, Yoshida H. Unique Features of Entamoeba Sulfur Metabolism; Compartmentalization, Physiological Roles of Terminal Products, Evolution and Pharmaceutical Exploitation. Int J Mol Sci. 20. pii: E4679. 2019. Review. doi: 10.3390/ijms20194679.
4. 見市文香.(2019)脂質代謝と寄生適応戦略-赤痢アメーバの硫酸代謝の特殊性. 医学のあゆみVol.269 No.13. 1229-1236頁.
5. J. N. Makau, K. Watanabe, H. Otaki, S. Mizuta, T. Ishikawa,Y. O. Kamatari, N. Nishida, A quinolinone compound inhibiting the oligomerization of nucleoprotein of influenza A virus prevents the selection of escape mutants, Viruses 12 337. 2020, doi: 10.3390/v12030337.
6. 石井清一郎, 関口真裕, 吉田尚恵, 増川恵介, 石川岳志, 坂本泰一, 山岸賢司, 分子動力学計算によるRNAアプタマーとヒト抗体の複合体形成におけるCa2+の役割の解析, 18(5) 208-210 2020年3月, doi 10.2477/jccj.2019-0051.
7. H. Yoshida, K. Sato, T. Ishikawa, T. Sakamoto, K. Yamagishi, Binding interaction analysis of RNA aptamer-Fc region of human immunoglobulin G using fragment molecular orbital calculation, Chemical Physics Letters 738 126854. 2019, doi: 10.1016/j.cplett.2019.136854.
8. S. Urata, T. Ishikawa, J. Yasuda, Roles of YIGL sequence of Ebola virus VP40 on genome replication and particle production, J. Gen. Virol. 100, 1099-1111. 2019, doi: 10.1099/jgv.0.001286.
9. Sukhbaatar O, Kimura D, Miyakoda M, Nakamae S, Kimura K, Hara H, Yoshida H, Inoue SI, Yui K. Activation and IL-10 production of specific CD4(+) T cells are regulated by IL-27 during chronic infection with Plasmodium chabaudi. Parasitol Int. 74: 101994. doi: 10.1016/j.parint.2019.101994. in press.
10. Suematsu R, Miyamoto T, Saijo S, Yamasaki S, Tada Y, Yoshida H, Miyake Y. Identification of lipophilic ligands of Siglec5 and -14 that modulate innate immune responses. J Biol Chem. 294: 16776-16788. 2019. doi: 10.1074/jbc.RA119.009835.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Uniqueness of Entamoeba sulfur metabolism; fatty alcohol disulfates, novel sulfur metabolites, play an important role in trophozoite proliferation. Fumika Mi-ichi, Tomofumi Miuamoto, Hiroki Yoshida. 60th International Conference on the Bioscience of Lipids(Tokyo, Japan). 2019年6月17日-6月21日. (ポスター発表, 国際会議, 英語)
不明 / ポスター
2. 赤痢アメーバ"含硫脂質代謝"を標的とする阻害剤の探索. 見市文香、Vo Kha TAM, Sharmina Deloer, 吉田裕樹.第61回日本脂質生化学会(札幌、北海道). 2019年7月4-5日. (口頭発表, 国内会議, 日本語)
国内 / 口頭
3. 赤痢アメーバの生化学"含硫脂質代謝"の全容解明をめざして. 見市文香(シンポジウム・オーガナイザー、招待講演)第92回日本生化学会大会(横浜、神奈川). 2019年9月18-20日. (口頭発表, 国内会議, 日本語)
国内 / 講演
4. 赤痢アメーバ"硫酸活性化"第二酵素を標的とする阻害剤の探索. 見市文香、Vo Kha Tam, Sharmina Deloer, 吉田裕樹. 第72回日本寄生虫学会南日本支部大会/第69回日本衛生動物学会南日本支部大会(熊本). 2019年10月26-27日. (口頭発表, 国内会議, 日本語)
国内 / 口頭
5. 抗体に結合するアプタマーと金属イオンの相互作用解析. 古峰真樹,吉田尚恵,関口真裕,石川岳志,山岸賢司,坂本泰一. 第42回日本分子生物学会年会(福岡). 2019年12月3-6日. (ポスター発表, 国内会議, 日本語)
国内 / ポスター
6. フィロウイルスVP40による粒子形成を阻害する新規化合物の同定. 浦田秀造, 石川岳志, 水田賢志, Omotuyi Olaposi, 水谷龍明, 植田弘師, 田中義正, 安田二朗. 第67回日本ウイルス学会学術集会(東京). 2019年10月29-31日. (口頭発表, 国内学会, 日本語)
国内 / 口頭
7. 分子シミュレーションによるRNAアプタマー- IgG複合体の相互作用解析および複合体形成におけるCa2+の影響. 石井清一郎, 吉田尚恵, 増川恵介, 石川岳志, 坂本泰一, 山岸賢司. 日本コンピュータ化学会2019年秋季年会(広島). 2019年10月24-25日. (ポスター発表, 国内会議, 日本語)
国内 / ポスター
8. Combined computational and experimental study on the binding mechanism of RNA aptamer to human Immunoglobulin G. Keisuke Masukawa, Hisae Yoshida, Seiichiro Ishii, Yuuki Yatabe, Takeshi Ishikawa, Taiichi Sakamoto, Kenji Yamagishi. 2019年CBI学会(東京). 2019年10月22-24. (ポスター発表, 国内会議, 英語)
国内 / ポスター
9. Quantum Chemical Calculation of biomolecule with Fragment Molecular Orbital Method: Program Development and Application to Drug Discovery. T. Ishikawa. NDSU KU Joint Symposium on Biotechnology, Nanomaterials and Polymers (Fargo, USA) . 2019年 10月 3-4日. (口頭発表, 国際会議, 英語)
不明 / 口頭
10. 新規RNAアプタマーの設計を目指したRNAアプタマーと標的分子との結合メカニズム解析. 増川恵介、吉田尚恵、石井清一郎、石川岳志、坂本泰一、山岸賢司. RNAフロンティアミーティング2019(静岡)2019年9月24-26日. (口頭発表, 国内会議, 日本語)
国内 / 口頭