生物化学

血中リポタンパク質の中で高密度リポ蛋白質は冠動脈疾患のリスクと逆相関を示し、その体内での動態の研究について焦点が当てられている。本研究分野では特にその新生反応を研究の中心として実験動物を用いた関連蛋白質の本経路への寄与につて検討を行っている。現在進行中のプロジェクトは、
１）新生反応において受容蛋白質として作用する遊離アポリポタンパク質A-1のcharacterization 並びに細胞表面局在する脂質トランスポーター（ABCA1、ABCA7、ABCG1）やリポタンパク質の成熟反応を担うLCATの作用機構をこれらの欠損マウスを用いて解明する。
２）核内受容体であるPPARαは上記の蛋白質の遺伝子発現に関与し、血中リポタンパク質-コレステロールの代謝平衡を改変していることが予想される為、その欠損マウスを用いた関連蛋白質の遺伝子発現調節ならびにリポタンパク質の代謝速度の検討を行っている。
３）高密度リポタンパク質の受容体SR-Ｂ1はリポタンパク質粒子内のコレステロールを細胞内に取り込み、粒子サイズが縮小する段階で血中に遊離アポリポタンパク質A-1を供給している。その動態を本欠損マウスを用いて詳細に検討する。また味細胞における局在を確認したので欠損マウスの味覚に関する寄与を明らかにする。
４）ウサギを用いた精製蛋白質の抗体作成。

  1. On the mechanism for PPAR agonists to enhance ABCA1 gene expression. Ogata M, Tsujita M, Hossain MA, Akita N, Gonzalez FJ, Staels B, Suzuki S, Fukutomi T, Kimura G, Yokoyama S. Atherosclerosis. 2009 Aug;205(2):413-9. PMID: 19201410
  2. Pharmacological inhibition of ABCA1 degradation increases HDL biogenesis and exhibits antiatherogenesis. Arakawa R, Tsujita M, Iwamoto N, Ito-Ohsumi C, Lu R, Wu CA, Shimizu K, Aotsuka T, Kanazawa H, Abe-Dohmae S, Yokoyama S. J Lipid Res. 2009 Nov;50(11):2299-305. PMID: 19458386
  3. FGF-1-induced reactions for biogenesis of apoE-HDL are mediated by src in rat astrocytes. Nishida T, Ito J, Nagayasu Y, Yokoyama S. J Biochem. 2009 Dec;146(6):881-6. PMID: 19713443
  4. Cholesterol homeostasis in ABCA1/LCAT double-deficient mouse. Hossain MA, Tsujita M, Akita N, Kobayashi F, Yokoyama S. Biochim Biophys Acta. 2009 Dec;1791(12):1197-205. PMID: 19729076

細胞生化学

研究テーマ
１．複数のガン防御機構を標的とした遅発型ガン発症マウスライブラリーの作成とガン予防戦略確立への応用
多細胞真核細胞は様々なゲノムストレスに対して、適切な細胞応答を行うことで、自己の染色体DNAを安定に維持して正常に増殖している。しかしながら、これらの細胞応答異常が個体レベルでの発ガンにおいてどの程度貢献しているのか？またこれらの細胞応答は独立した事象なのか、あるいは連続的・関連的事象なのか？等の本質的な問題についてはほとんど理解されていない。そこで本研究室ではChk1およびChk2に着目し、それぞれ単独欠損マウスは発ガン傾向を示さないが、二重変異マウスは晩発型自然発ガン傾向を示すという予備的結果をもとに、細胞周期停止、アポトーシス、早期老化という３大発ガン防御機構が個体レベルの発ガンに果たす役割の解明に取り組んでいる。

２．早期細胞老化誘導機構の解明と再生医療への応用
早期細胞老化はDNA損傷、癌遺伝子活性化、過剰なDNA複製刺激等に反応した細胞応答で、最近の研究から個体レベルにおける癌発症にとり最も重要な癌防御機構であると考えられているが、その分子機構はほとんど理解されていない。我々は最近、ヒストンH3分子のトレオニン１１のリン酸化が様々な増殖関連遺伝子プロモーター領域のヘテロクロマチン化を制御し、細胞老化に伴う増殖能喪失に重要な役割を果たしていることを発表した。そこでクロマチン修飾を介した細胞老化の分子機構を明らかにし、得られた知見を元に、幹細胞に効率的に細胞老化を誘導することを目指している。そして最終的に現在再生医療の実現化で最も大きな問題点である移植細胞の腫瘍化を防止する技術を確立することを目標に研究している。

  1. Nakanishi M, Niida H, Murakami H and Shimada M. DNA damage responses in skin biology-Implications in tumor prevention and aging acceleration. J Dermatol Sci. 56, 76-81, 2009
  2. Shimada M, Yamamoto A, Murakami-Tonami Y, Nakanishi M, Yoshida T, Aiba H and Murakami H. Casein kinase II is required for the spindle assembly checkpoint by regulating Mad2p in fission yeast. Biochem Biophys Res Commun. 388: 529-532, 2009
  3. Katsuno Y, Suzuki A, Sugimura K, Okumura K, Zineldeen DH, Shimada M, Niida H, Mizuno T, Hanaoka F and Nakanishi M. Cyclin A-Cdk1 regulates the origin firing program in mammalian cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 106: 3184-3189, 2009
  4. Zineldeen DH Shimada M, Niida H, Katsuno Y and Nakanishi M. Ptpcd-1 is a novel cell cycle related phosphatase that regulates centriole duplication and cytokinesis. Biochem Biophys Res Commun. 380: 460-466, 2009

  5. チェックポイントキナーゼChk1による転写制御とストレス応答　　中西　真、島田　緑 　細胞工学（秀潤社）、28:22-26、2009

細胞生理学

  1. Kito Y, Sanders KM, Ward SM, Suzuki H. Interstitial cells of Cajal generate spontaneous transient depolarizations in the rat gastric fundus. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2009; 297(4): G814-G824.

実験病態病理学

実験病態病理学では、主に前立腺癌・乳癌・肝癌を中心に発がん過程から転移に至る多段階発がんメカニズムの解析および多種多様な因子の発がん修飾作用を追究している。また環境中の化学物質などのヒトへの健康に対する影響を評価するリスクアセスメントにも力を入れている。 これらの研究には動物を用いたin vivoの研究を主体とし、必要に応じin vitroで細胞を用いて遺伝子発現と蛋白発現レベルで分子生物学的手法を十二分に活用している。 我々は、これらの研究を通して、人体病理学から学んだ多くの成果の実験的研究に、また逆に実験によって得られた数々の情報をヒト癌の原因、予防に反映させることを常に念頭に置きながら研究を進めている。

１．前立腺癌の発がん機構ならびに発がん抑制に関する研究
ラット前立腺癌モデルとして発がん物質を投与するモデルを２種類確立した。 これに加えて、Probasin-SV40Tag遺伝子導入ラットの作成に成功し、前立腺癌が短期に、しかも高率に発生するモデルを確立した。これらの独自に開発した３種類のモデルと最近確立したProbasin-SV40Tag遺伝子導入ラット前立腺癌由来のヌードマウス可移植前立腺癌腫瘍を用いて （１）前立腺発がん機構解明、（２）アンドロゲン依存性あるいは非依存性の機構解明、（３）前立腺発がん化学予防方法の確立に向けての研究を行っている。 前立腺癌の化学予防では、各種の野菜や果実、穀物の成分について追究し、 化学予防剤として有望なものを見いだし、さらにそのメカニズムも明らかにしている。またヒト前立腺癌において潜在癌と外科手術材料を用いて、ホルモン治療抵抗性の機構解明をすすめている。

２．細胞間コミュニケーションの発がんへの関与に関する研究
従来より細胞間コミュニケーションの異常は多くのがん細胞で報告されてきた。 我々は肝細胞の細胞間コミュニケーションが欠失した遺伝子改変ラット の作成に成功した。この遺伝子改変ラットは無処置ではほぼ正常の形態、寿命を全うする。肝への毒性物質に対する障害作用および発がん感受性など肝の様々な 病態における細胞間コミュニケーションの役割とそれに関与する遺伝子の関与について追求している。これらの基本データは前立腺発がん研究にも応用している。

３．前立腺癌の骨転移機構の解析およびその抑制に関する実験的追究 ラット前立腺癌から樹立した可移性前立腺癌組織を、ラット頭蓋骨直上に移植したところ、ヒトの前立腺癌骨転移巣ときわめて類似した組織像を示す動物モデル を世界で初めて作成した。このモデルを用いて、骨微小環境に特徴的な腫瘍細胞の増殖と骨破壊のメカニズムを追究し、TGF-βをはじめとする多くの要因を解明している。

４．がん細胞転移機構に関する研究
ラット肝細胞より、６種の転移能の異なる細胞株を樹立し、ヌードマウスに種々のルートから腫瘍を注入し、転移形式、腫瘍細胞の血中および転移先での動向を、時間的変化を含めて比較解析し、転移に関わる諸要因とさらに転移抑制物質の追究を行っている。

５．その他
発がん性予測のための短期検索法として、トキシコゲノミクスの手法を応用し、網羅的遺伝子発現解析による発がん特異的遺伝子を抽出し、in vivoおよびin vitroでの試験系を確立している。

  1. Harper CE, Cook LM, Patel BB, Wang J, Eltoum IA, Arabshahi A, Shirai T, Lamartiniere CA. Genistein and resveratrol, alone and in combination, suppress prostate cancer in SV-40 tag rats. Prostate. 2009 Nov 1;69(15):1668-82.
  2. Harper CE, Patel BB, Cook LM, Wang J, Shirai T, Eltoum IA, Lamartiniere CA. Characterization of SV-40 Tag rats as a model to study prostate cancer. BMC Cancer. 2009;9:30.
  3. Ozawa Y, Inui N, Naitoh T, Yasuda K, Nagayama M, Shirai T, Suganuma H, Fujii M, Nakamura H, Suda T, Chida K. Phase II study of combination chemotherapy with S-1 and weekly cisplatin in patients with previously untreated advanced non-small cell lung cancer. Lung Cancer. 2009 Jan;63(1):68-71.
  4. Suzuki S, Takeshita K, Asamoto M, Takahashi S, Kandori H, Tsujimura K, Saito F, Masuko K, Shirai T. High mobility group box associated with cell proliferation appears to play an important role in hepatocellular carcinogenesis in rats and humans. Toxicology. 2009 Jan 31;255(3):160-70.
  5. Takahashi S, Takeshita K, Seeni A, Sugiura S, Tang M, Sato SY, Kuriyama H, Nakadate M, Abe K, Maeno Y, Nagao M, Shirai T. Suppression of prostate cancer in a transgenic rat model via gamma-tocopherol activation of caspase signaling. Prostate. 2009 May 1;69(6):644-51.
  6. Tang M, Asamoto M, Ogawa K, Naiki-Ito A, Sato S, Takahashi S, Shirai T. Induction of apoptosis in the LNCaP human prostate carcinoma cell line and prostate adenocarcinomas of SV40T antigen transgenic rats by the Bowman-Birk inhibitor. Pathol Int. 2009 Nov;59(11):790-6.
  7. Said MM., Ogawa K, Pitchakarn P, Takahashi S, Asamoto M, Shirai T. Cyclooxygenase 2 and prostaglandin E2 are not involved in N-nitrosodiethylamine-induced early rat hepatocarcinogenesis. J. Toxicol. Pathol., 2009 22:  263-271.

細菌学

  1. The streptococcal inhibitor of complement (SIC) protects Streptococcus pyogenes from bacteriocin-like inhibitory substance (BLIS) from Streptococcus salivarius. Minami M, Ohmori D, Tatsuno I, Isaka M, Kawamura Y, Ohta M, Hasegawa T. FEMS Microbiol Lett. 2009 Sep;298(1):67-73.

薬理学

  1. Mori-Kawabe M, Tsushima H, Fujimoto S, Tada T, Ito J.: Role of Rho/Rho kinase and NO/cGMP signaling pathways in vascular function prior to atherosclerosis. J Atheroscler Thromb., 16(6), 722-732, 2009.

展開医科学

  1. Harada N, Shimozawa N, Okajima K. AT(1) receptor blockers increase insulin-like growth factor-I production by stimulating sensory neurons in spontaneously hypertensive rats. Transl. Res. 154;142-52:2009.
  2. Harada N, Narimatsu N, Kurihara H, Nakagata N, Okajima K. Stimulation of sensory neurons improves cognitive function by promoting the hippocampal production of insulin-like growth factor-I in mice. Transl. Res. 154;90-102:2009.
  3. Harada N, Okajima K.Effects of capsaicin and isoflavone on blood pressure and serum levels of insulin-like growth factor-I in normotensive and hypertensive volunteers with alopecia. Biosci. Biotechnol. Biochem. 73;1456-9:2009.
  4. Narimatsu N, Harada N, Kurihara H, Nakagata N, Sobue K, Okajima K. Donepezil improves cognitive function in mice by increasing the production of insulin-like growth factor-I in the hippocampus. J. Phamacol. Exp. Ther. 330;2-12:2009.
  5. Zhao J, Harada N, Sobue K, Katsuya H, Okajima K. Insulin-like growth factor-I reduces stress-induced gastric mucosal injury by inhibiting neutrophil activation in mice. Growth Horm. IGF Res. 19;136-45:2009.
  6. Mizutani Akio, Okajima Kenji, Murakami Kazunori, Mizutani Sachiko, Kudo Kyosuke, Uchino Tetsuya, Kadoi Yuji, Noguchi Takayuki: Activation of sensory neurons reduces ischemia/reperfusion-induced acute renal injury in rats. Anesthesiology. 110;361-9:2009.

分子毒性学

化学物質の毒性のうち、最も重要なものは発がん性にあります。発がん性の評価に必要な長期発がん試験を実施するには施設や費用の面で大きな制約があります。試験期間の短縮は費用の削減に大きく貢献します。そこで遺伝子操作によって発がん期間を短縮させたモデル動物の開発を行っています。 私達はこれまでに、rasトランスジェニックラットを確立し、従来の方法に比べ短期間にがんを発生させることに成功しています。また、化学発がんでは発生させることが困難である膵管がんを発生させることにも成功しています。これら遺伝子改変動物や従来の野生型マウス・ラットを用いて、発がん物質および予防物質の短期検索法・評価方法の開発や発癌機構の解析を行っています。

  1. Iigo M, Alexander DB, Long N, Xu J, Fukamachi K, Futakuchi M, Takase M, Tsuda H. Anticarcinogenesis pathways activated by bovine lactoferrin in the murine small intestine. Biochimie, 91: 86-101, 2009.
  2. Tsuda H, Xu J, Sakai Y, Futakuchi M, Fukamachi K. Toxicology of engineered nanomaterials - a review of carcinogenic potential. Asian Pac J Cancer Prev, 10: 975-980, 2009.
  3. Fukamachi K, Tanaka H, Hagiwara Y, Ohara H, Joh T, Iigo M, Alexander DB, Xu J, Long N, Takigahira M, Yanagihara K, Hino O, Saito I, Tsuda H. An animal model of preclinical diagnosis of pancreatic ductal adenocarcinomas. Biochem Biophys Res Commun, 390: 636-641, 2009.

新生児・小児医学

  1. Kato S, Hussein MH, Kakita H, Goto T, Daoud GA, Kato T, Sugiura T, Nobata M, Nakajima Y, Endo T, Mizuno K, Ito T, Kato I, Suzuki S, Togari H. Edaravone, a novel free radical scavenger, reduces high-mobility group box 1 and prolongs survival in a neonatal sepsis model. Shock.32(6)：586-92；2009

麻酔・危機管理医学

  1. Narimatsu N, Harada N, Kurihara H, Nakagata N, Sobue K, Okajima K. Donepezil improves cognitive function in mice by increasing the production of insulin-like growth factor-I in the hippocampus. J Pharmacol Exp Ther. 330: 2-12, 2009

病態モデル医学

  1. Katayama Y, Sekai M, Hattori M, Miyoshi I, Hamazaki Y, Minato N.: Rap signaling is crucial for the competence of IL-7 response and the development of B-lineage cells. Blood, 114(9), 1768-1775, 2009.
  2. Ohte N, Miyoshi I, Sane DC, Little WC.: Zebrafish with Antisense-knockdown of Cardiac Troponin C as a Model of Hereditary Dilated Cardiomyopathy. Circ J., 73(9), 1595-1596, 2009.