共同研究・競争的資金等の研究課題

本研究では、プロテオーム解析手法により癌細胞の抗がん剤感受性と相関して発現変動するタンパク質を網羅的に探索し、抗腫瘍効果の個人差解明と薬剤反応性の指標となるバイオマーカーの開発をめざした。研究の結果、ヒト大腸癌細胞における発現量がオキサリプラチンに対する感受性と相関を示すタンパク質を発見し、S100A10タンパク質と同定した。さらに、5-フルオロウラシルやイリノテカン活性代謝物曝露に対して特徴的な挙動を示すバイオマーカー候補タンパク質を新たに見出した。

申請者はこれまで、心血管ホルモンの動脈硬化性疾患における病態生理的意義の検討を続けてきた。本研究では、ナトリウム利尿ペプチドやアンジオテンシンIIなど心血管ホルモンの細胞代謝における意義を検討した。本研究により、細胞骨格を制御し血管トーヌスを調節することが本質的役割である心血管ホルモンが、ミトコンドリア,ペルオキシソームなどの細胞内小器官をも制御する、細胞代謝調節因子であることが示された。

腸内細菌叢と腸管免疫担当細胞は相互に作用をしながら、腸管内代謝産物や腸管ホルモン応答を介して宿主のエネルギー代謝の恒常性維持に寄与をしており、その破綻がエネルギー代謝異常症、すなわち肥満症や糖尿病を引き起こすと考えられた。腸内細菌、腸管免疫細胞、腸管内容物が形成する腸内環境を標的とした肥満症や糖尿病の新規治療法開発の方向性が本研究から示された。

エネルギー源となる栄養素の最適なバランスは明らかになっていない。ヒトの臨床研究のメタアナリシスではタンパク質増加による顕著な代謝疾患改善効果は確認されなかった。実験動物での研究の結果、タンパク質低下により代謝疾患改善効果が確認された。メカニズム解明のため、胆汁酸組成、腸内細菌叢、腸内細菌叢代謝産物、網羅的遺伝子発現解析を実施した。タンパク質低下群では腸内細菌叢解析および代謝産物解析の結果、腸内細菌叢の変動および盲腸内容物中に抗老化物質の増加が見られ、栄養バランスの変動により約30種類胆汁酸組成・腸内細菌叢・胆汁酸シグナル応答性における差異および複雑な関連性が明らかになった。

近年、胆汁酸は単に脂質の消化吸収を促進するだけでなく、生体内シグナル分子として代謝を調節していることが明らかになった。胆汁酸応答性の異なる２種系統マウスに胆汁酸を投与した際の代謝の差異に加えて、腸内細菌の影響を解析する目的で、抗生物質を投与し腸内細菌叢を変化させ、胆汁酸組成、マイクロアレイ、腸内細菌叢解析などオミックス解析行った。その結果、２種系統マウスの胆汁酸による肥満・糖尿病抑制効果の有無には遺伝的背景による胆汁酸・脂質・コレステロール代謝の差異に加え、腸内細菌から代謝される胆汁酸組成の変化がそれぞれ相互的に作用し、複雑に影響を与えていることが明らかになった。

高脂肪食負荷マウスへの胆汁酸受容体FXR 合成アゴニストの長期投与によるFXR の活性化は、脂肪肝・肥満・糖尿病を誘発するものであり、メタボリックシンドローム治療に適していないといえる。そのメカニズムとして、肝臓での胆汁酸合成を低下させ胆汁酸プール量を低下させエネルギー代謝を低下させたと推察される。また、DNAマイクロアレイとメタボローム解析により、エネルギー代謝恒常性において胆汁酸がアミノ酸代謝に関与していることが示唆された。

申請者らの研究では栄養素バランスの違いは、胆汁酸代謝、腸内細菌代謝物の変化をもたらし、メタボエイジングをもたらしたが、タンパク質の質の違いもその変化に寄与することも明らかとなった。わが国の健康指標のうち出生体重は稀に見る世界で最低レベルにあり、親になる世代の最適な栄養素バランスの特定は喫緊の課題である。本研究では、親世代のタンパク質の量（低、標準、高）と、タンパク質の質（動物性、植物性、昆虫）が次世代のメタボエイジングをいかに制御するのか、胆汁酸・腸内細菌叢を中心としたメカニズムを軸とし、エピジェネティクス機構から解明し、わが国の低出生体重児およびその後の健康状態改善に寄与する知見を得る。

本研究では、メタボリックシンドローム治療標的としてAcetyl-CoA Carboxylase 2（ACC2）に着目した。ACC2はエネルギー代謝改善につながる治療標的たりうるが、我々は胆汁酸投与によるマウス肝ACC2遺伝子発現低下を見出しており、これを踏まえACC2転写制御機構解明を目指した。マウスACC2遺伝子には2つの転写開始点があり、本研究で各調節領域を検討、また各mRNAの諸条件下での発現変化を検討した。その結果、2種類のmRNAは異なる発現様式を示し、特に3’側のmRNA発現に関与する機序が肝内エネルギー代謝改善の治療標的となる可能性が示された。