病態代謝部
研究活動の概要

　病態代謝部においては循環器疾患の克服を目的として、重篤な循環器疾患発症の基礎となる脂質代謝異常の発症機序や病態生理を解明すること、さらに動脈硬化症発症や進展へのメカニズムを解明し、有効な治療法の開発に関わる研究を、循環器および代謝内科学、病理学、分子生物学、材料工学、薬学、生化学、細胞生物学などの知識および技術を用いて実施している。

　病態代謝部では、特に重篤な循環器疾患を合併する脂質代謝異常として、家族性高コレステロール血症（FH）の臨床研究とそれに基づく診療指針の作成を行ってきた。
FH及びFH疑いに対する遺伝子解析は1500例を超え、診断に役立てるとともに遺伝子解析結果による重症群の選別（Hori, Harada-Shiba et al. J Clin Lipidol, 2019）、既知の遺伝子変異を有しない150家系のWhole genome解析およびexome解析を行い、FHの新しい病因候補遺伝子の絞り込みを行っている。
一方、FHにおいて、HDL機能が独立した動脈硬化性心血管疾患のリスクになることを報告しており、HDL機能を低下させる因子としてHDLのリピドミクス解析を用いた検討により、リン脂質の脂肪酸側鎖情報が動脈硬化の重症度とコレステロール引き抜き能低下に共通して関連することを明らかにした。
斯波は家族性高コレステロール血症ガイドライン作成委員会の委員長、松木は事務局として動脈硬化性疾患予防ガイドライン2022の作成に携わり、新しい診断基準や診療指針の作成に携わっている。斯波は厚生労働省難治性疾患政策事業原発性高脂血症調査研究班班長、小倉は事務局・班員として、FHを含む脂質異常症難病の診断基準・診療指針作成を行っている。

　FHに対する新しい治療法の開発として、当部では新規架橋型人工核酸医薬の開発を行なっている。
当部と大阪大学薬学部との共同研究により従来のアンチセンス核酸の、特異性の低さ、体内での易分解性を克服した架橋型人工核酸（BNA）の開発に成功している。当部では、LDL受容体に対する分解活性を有し、機能上昇変異によりFHを呈するPCSK9遺伝子、LDL粒子の主な構成蛋白であるアポリポプロテインB（ApoB）、高TG血症に深く関わり、動脈壁に直接作用して動脈硬化の発症を促すアポリポプロテインCⅢを標的遺伝子として、疾患モデル動物を用いた治療実験を行い、動物におけるPOCを確立するとともに、高い効果と安全性を示すことを報告、カニクイザルを用いた有効性および安全性試験を行い、トリグリセリドが70%低下するなど、高い有効性と安全性を確認している（本年2月特許出願予定）。
PCSK9をターゲットとした核酸医薬の開発においては、カニクイザルを用いた薬効確認試験、ラットを用いた毒性試験を通じ、従来のものの40分の1量でも高い効果を示すアンチセンスの作製に成功している（特許出願済）。
また、ヒト肝臓キメラマウスを用いてスクリーニングにおける有用性を明らかにした。現在、バイオベンチャーであるLiid Pharma株式会社を設立、国循発ベンチャーに認定され、アンチセンスの臨床化に向けた研究を進めている。

　循環器疾患に関係するタンパク質を対象として主としてSPring-8を用いた放射光X線結晶構造解析法によって、原子分解能でのタンパク質の分子構造と活性相関の解明を進めている。それによりタンパク質分子異常に起因する病因の理解と将来の創薬への基盤づくりを目指している。

2019年の主な研究成果
  1. 家族性高コレステロール血症(FH)の臨床研究 （1）遺伝子解析
    　本年度は、FH既知原因遺伝子（LDLR・PCSK9）バリアントについてACMGガイドラインに沿って意義付けを行い、論文発表を行った（Hori, Harada-Shiba et al. Atherosclerosis, 2019; Hori, Harada-Shiba et al. JCL, 2019; Hori, Harada-Shiba et al. in submission）。また、FH 150家系について新規原因遺伝子を明らかにするために、全ゲノム解析を実施し、候補遺伝子を絞り込み現在機能解析を行っている（投稿準備中）。金沢大学と共同で、日本全体のFH患者におけるLDLR遺伝子バリアントの意義付けを行った（Tada, Hori, Harada-Shiba et al. in submission）。
    さらに、病態解析のため、FH患者由来iPS細胞を樹立し、肝細胞を作製し、機能評価を行っている（Yamashita et al, Hori, Harada-Shiba et al. 2019）。本年度は、国循で斯波がフォローしている本邦唯一の家族性常染色体劣性遺伝性高コレステロール血症（ARH）家系由来iPS細胞を樹立し、肝細胞分化誘導を行い、病態再現できることを確認した（論文投稿準備中）。

  2. 家族性高コレステロール血症(FH)の臨床研究 （2）遺伝子解析による冠動脈疾患リスク層別化
    　当部では、FH遺伝子変異による冠動脈疾患の層別化を目的とし、多方面から解析を実施している。本年度は、当センターにて遺伝子診断された269名のFH患者において、LDLR・PCSK9遺伝子のダブルヘテロ変異を有する患者では予後不良であることについて論文投稿を行った（Doi, Hori, Harada-Shiba et al. in revision）。

  3. 家族性高コレステロール血症(FH)の臨床研究 （3）LDLアフェレシス治療効果のメカニズム解析
    　LDLアフェレシス排液を用いて蛋白質のLC-MS解析を行い、凝固、炎症、血栓関連及び接着因子等多くの蛋白質を同定した。FH患者ならびに閉塞性動脈硬化症患者のLDLアフェレシス排液を用いたLC-MS解析により同定された蛋白質をLDLアフェレシス前後の血清で測定し、実際に血中から除去されていること確認し、論文作成中である。

  4. 新規架橋型人工核酸搭載アンチセンス医薬の開発 （1）PCSK9
    　昨年度に引き続き、ヒト肝臓キメラマウスを用いてPCSK9を標的とするアンチセンス医薬の活性および安全性の評価を行った。標的となるPCSK9 mRNAに対する作用だけではなく、血中のヒトPCSK9タンパク質に対する効果を確認した。ヒト肝臓キメラマウスは正常な野生型マウスとは薬物動態が異なり、安全性を評価する上では工夫が必要である一方で、ヒトの肝臓に対する薬効を予測する上では有用なモデル動物であることが示唆された。

  5. 新規架橋型人工核酸搭載アンチセンス医薬の開発 （2）apoC-III
    　これまで開発を進めてきたヒトapoC-IIIに対するアンチセンスが、昨年度、霊長類に対して高いトリグリセリド（TG）低下効果を示すことを確認した。本年度は、そのアンチセンスの臨床へ向けた開発を進めるために、原料および原薬のスケールアップ製造、バックアップ化合物の開発を行った。製造のスケールアップに関しては、順調に進み、来年度実施予定の非臨床安全性試験の準備を着実に進めている。バックアップ化合物に関しても、開発化合物と同等の活性を有する化合物を取得することに成功し、開発化合物も含め本年度中に特許出願完了予定である。

  6. 遺伝子改変マウスを用いたニューロメジンU(NMU)の脂質代謝及び炎症との関わりに関する研究
    　NMUの脂質代謝における役割を明らかにするため、Apoe-/-Nmu-/- マウスを作製し、病態解析を行った。Apoe-/-Nmu-/- マウスでは、Apoe-/- マウスに比較して血清脂質の顕著な上昇が認められたが、動脈硬化性病変の進展に差は認められなかった。Nmu-/- マウスは高コレステロール食負荷により、WTに比し重度の脂肪性肝炎が誘発され、肝臓において脂質代謝関連遺伝子と共に時計遺伝子の発現が変動していることを見出し、論文投稿準備中である。

  7. 高比重リポ蛋白(HDL)の機能に関する臨床研究
    　善玉リポ蛋白と考えられているHDLの機能測定系を確立した。現在、センター内外で共同研究を進めており、HDL機能の臨床的意義について検討を進めている。HDL機能を低下させる因子としてHDL中リン脂質に占めるリゾフォスファチジルコリンの含有率が重要であることを見出し(2019年動脈硬化学会発表)、さらにリピドミクス解析を用いた検討により、複数のリン脂質の脂肪酸側鎖情報が動脈硬化の重症度とコレステロール引き抜き能低下に共通して関連することを明らかにした。

  8. 間葉系幹細胞培養上清(MSC-CM)を用いた新規動脈硬化性疾患予防及び治療法の開発
    　本年度は、MSC-CM中の抗動脈硬化作用を有する因子を同定するため、MSC-CMを蛋白質・エクソソーム画分に分離し、蛋白質画分のHGFが抗炎症作用の一部を担うことについて論文発表を行った（Takafuji, Hori, Harada-Shiba et al. Cardiovasc Res. 2019）。MSC-CMにはHGF以外に抗炎症作用を有する因子が含まれており、MSCの網羅的遺伝子発現解析結果を用いて探索中である。

  9. アンチセンス核酸の腎蓄積を軽減させるcholesterol-GalNAcデュアル修飾の開発
    　抗PCSK9アンチセンス薬の開発を進める中で、アンチセンス薬には潜在的に腎毒性のリスクがあることが明らかとなった。本年度は、腎毒性のリスクを軽減するために、アンチセンスに薬物動態を制御する新たな設計に関する検討を行った。一般的なアンチセンスは、投与後、直ちに糸球体ろ過を受け、その過程で過剰に腎臓に蓄積すると考えられている。糸球体ろ過は、分子量や分子サイズに依存することが明らかにされているため、アンチセンスを多量体にすることで、糸球体ろ過を回避できると考えた。その仮説を実現するために新たな設計法を考案し、実際に、合成および評価を実施した結果、アンチセンスの活性を損なわず、多量体を形成させる設計を見出した。

  10. Glucagon-like peptide-1受容体作動薬が血清LDL-コレステロール値に及ぼす影響についての検討
    　GLP-1RAは、臨床において脂質値をも改善すると報告されているがその詳細な機序は不明である。本年度は脂質異常症モデルマウスを用いてGLP-1RAのLDL-C低下作用の機序として、肝臓中のコレステロール量の低下ならびにコレステロール合成量の低下が示唆された（投稿準備中）。

  11. 循環器疾患関連タンパク質の構造生理学的研究
    　ADAMプロテアーゼは約200アミノ酸残基からなるプロドメイン（PD）が結合した不活性型として発現し、細胞膜上でPDが外れることで活性型プロテアーゼとして、様々な膜タンパク質の切断遊離に関与する。PDの結合した不活性型ADAMの結晶構造を初めて解明することに成功し、PD乖離による分子活性化機構とPDによる阻害機構の解明を進めている。
研究業績
  1. Hori M, Ohta N, Takahashi A, Masuda H, Isoda R, Yamamoto S, Son C, Ogura M, Hosoda K, Miyamoto Y, Harada-Shiba M. Impact of LDLR and PCSK9 pathogenic variants in Japanese heterozygous familial hypercholesterolemia patients. Atherosclerosis. 289, 101-108, 2019.
  2. Takafuji Y, Hori M, Mizuno T, Harada-Shiba M. Humoral factors secreted from adipose tissue-derived mesenchymal stem cells ameliorate atherosclerosis in Ldlr-/- mice. Cardiovascular Research. 115, 1041-1051, 2019.
  3. Shibata MA, Harada-Shiba M, Shibata E, Tosa H, Matoba Y, Hamaoka H, Iinuma M, Kondo Y. Crude α-Mangostin Suppresses the Development of Atherosclerotic Lesions in Apoe-Deficient Mice by a Possible M2 Macrophage-Mediated Mechanism. International Journal of Molecular Sciences. 20, 1722, 2019.
  4. Kameyama N, Maruyama C, Kitagawa F, Nishii K, Uenomachi K, Katayama Y, Koga H, Chikamoto N, Kuwata Y, Torigoe J, Arimoto M, Tokumaru T, Ikewaki K, Nohara A, Otsubo Y, Yanagi K, Yoshida M, Harada-Shiba M. Dietary Intake during 56 Weeks of a Low-Fat Diet for Lomitapide Treatment in Japanese Patients with Homozygous Familial Hypercholesterolemia. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. 26, 72-83, 2019.
  5. Nohara A, Otsubo Y, Yanagi K, Yoshida M, Ikewaki K, Harada-Shiba M, Jurecka A. Safety and Efficacy of Lomitapide in Japanese Patients with Homozygous Familial Hypercholesterolemia (HoFH): Results from the AEGR-733-301 Long-Term Extension Study. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. 26, 368-377, 2019.
  6. Nakamura M, Ako J, Arai H, Hirayama A, Murakami Y, Nohara A, Uno K, Ozaki A, Harada-Shiba M. Investigation into Lipid Management in Acute Coronary Syndrome Patients from the EXPLORE-J Study. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. 26, 559-572, 2019.
  7. Teramoto T, Kiyosue A, Ishigaki Y, Harada-Shiba M, Kawabata Y, Ozaki A, Baccara-Dinet MT, Sata M. Efficacy and safety of alirocumab 150 mg every 4 weeks in hypercholesterolemic patients on non-statin lipid-lowering therapy or lowest strength dose of statin: ODYSSEY NIPPON. Journal of Cardiology. 73, 218-227, 2019.
  8. Hori M, Miyauchi E, Son C, Harada-Shiba M. Detection of the benign c.2579C>T (p.A860V) variant of the LDLR gene in a pedigree-based genetic analysis of familial hypercholesterolemia. Journal of Clinical Lipidology. 13, 335-339, 2019.
  9. Suzuki T, Wakao Y, Watanabe T, Hori M, Ikeda Y, Tsuchiya H, Kogure K, Harada-Shiba M, Fujimuro M, Kamiya H. No enhancing effects of plasmid-specific histone acetyltransferase recruitment system on transgene expression in vivo. Nucleosides Nucleotides & Nucleic Acids. 38, 942-949, 2019.
  10. Yamamoto T, Terada C, Kashiwada K, Yamayoshi A, Harada-Shiba M, Obika S. Synthesis of Monovalent N-Acetylgalactosamine Phosphoramidite for Liver-Targeting Oligonucleotides. Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. 78, e99, 2019.
  11. Makino H, Koezuka R, Tamanaha T, Ogura M, Matsuki K, Hosoda K, Harada-Shiba M. Familial Hypercholesterolemia and Lipoprotein Apheresis. Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. 26, 679-687, 2019.
  12. Harada-Shiba M. How much further do we need to decrease LDL cholesterol levels in heterozygous familial hypercholesterolemia? Atherosclerosis. 284, 218-220, 2019.
  13. Yamashita T, Takayama K, Hori M, Harada-Shiba M, Mizuguchi H. Pharmaceutical research for inherited metabolic disorders of the liver using human induced pluripotent stem cell and genome editing technologies. Biological & Pharmaceutical Bulletin. 42, 312-318, 2019.
  14. Matsuura T, Maru Y, Izumiya M, Hoshi D, Kato S, Ochiai M, Hori M, Yamamoto S, Tatsuno K, Imai T, Aburatani H, Nakajima A, Hippo Y. Organoid-based ex vivo reconstitution of Kras-driven pancreatic ductal carcinogenesis. Carcinogenesis. Epub, 2019.
  15. Harada-Shiba M. What Arteries are Affected in Familial Hypercholesterolemia? Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. 26, 1041-1042, 2019.
  16. Otani K, Tokudome T, Kamiya CA, Mao Y, Nishimura H, Hasegawa T, Arai Y, Kaneko M, Shioi G, Ishida J, Fukamizu A, Osaki T, Nagai-Okatani C, Minamino N, Ensho T, Hino J, Murata S, Takegami M, Nishimura K, Kishimoto I, Miyazato M, Harada-Shiba M, Yoshimatsu J, Nakao K, Ikeda T, Kangawa K. Deficiency of Cardiac Natriuretic Peptide Signaling Promotes Peripartum Cardiomyopathy-Like Remodeling in the Mouse Heart. Circulation. Epub, 2019.
  17. Harada-Shiba M. Remembrance of Dr Akira Yamamoto. Therapeutic Apheresis and Dialysis. 23, 205, 2019.
  18. 斯波 真理子, 野原 淳, 槇野 久士, 日髙 寿美, 佐藤 元美, 馬場 彰泰. 循環器疾患におけるガイドラインの位置づけ. 日本アフェレシス学会雑誌. 38, 227-232, 2019.
  19. 小倉 正恒, 斯波 真理子. 家族性高コレステロール血症. 日本医師会雑誌 特別号2 動脈硬化診療のすべて. 148, S11-S12, 2019.
  20. 小倉 正恒. LDLアフェレシス. 日本医師会雑誌 特別号2 動脈硬化診療のすべて. 148, S256-S258, 2019.
  21. 小倉 正恒, 斯波 真理子. エボロクマブ・アリロクマブ，ロミタピド，ペマフィブラート. Current Therapy. 37, 1002-1006, 2019.
  22. 小倉 正恒. 低HDL-C血症の病態と治療意義. Current Therapy. 37, 982-988, 2019.
  23. 小倉 正恒, 斯波 真理子. 家族性高コレステロール血症ホモ接合体におけるアフェレシス：PCSK9阻害薬・MTP阻害薬とのすみわけ. 腎と透析. 87, 475-479, 2019.
  24. 斯波 真理子. 家族性高コレステロール血症 (FH) について. THERAPEUTIC RESEARCH. 40, 689-692, 2019.
  25. 小倉 正恒, 道倉 雅仁, 斯波 真理子. 家族性高コレステロール血症 超音波によるアキレス腱厚計測の有用性. 検査と技術. 47, 1174-1177, 2019.
  26. 小倉 正恒. 家族性高コレステロール血症の診断とリスク評価のためのアキレス腱エコー. 超音波検査技術. 44, 477-485, 2019.
  27. 小倉 正恒, 斯波 真理子. 意外に多い家族性高コレステロール血症のキホンと食事療法のポイント. 臨床栄養. 135, 33-40, 2019.
  28. 小倉 正恒. 家族性高コレステロール血症～診断と治療のポイント～. Schneller. 111, 22-26, 2019.
  29. 斯波 真理子, 槇野 久士. 家族性高コレステロール血症に対するLDLアフェレシス治療. 日本アフェレシス学会雑誌. 38, 131-137, 2019.
  30. 斯波 真理子. 見逃していませんか？「家族性高コレステロール血症」. 日医ニュース. 1379, 9, 2019.
  31. 斯波 真理子. 家族性高コレステロール血症患者会の過去・現在・未来. The Lipid. 30, 34-37, 2019.
  32. 斯波 真理子. 原発性高脂血症研究の過去・現在・未来 特集にあたって. The Lipid. 30, 14-15, 2019.
  33. 小倉 正恒. 家族性高コレステロール血症ホモ接合体研究の過去・現在・未来. The Lipid. 30, 38-43, 2019.
  34. 松木 恒太. 糖尿病患者に対する脂質管理の重要性とスタチンの副作用としての糖尿病、どのように考えればよいですか？ Modern Physician. 39, 179-181, 2019.
  35. 小倉 正恒. コレステロール恒常性維持に関わるABCA1と疾患・創薬. 医学のあゆみ. 271, 4-10, 2019.
  36. 小倉 正恒, 斯波 真理子. 抗PCSK9核酸医薬の登場が意味するもの. 別冊 医学のあゆみ 動脈硬化UPDATE. 268, 128-132, 2019.
  37. 小倉 正恒. HDL機能は測定可能か？ Heart View. 23, 757-762, 2019.
  38. 小倉 正恒. 家族性高コレステロール血症は正常範囲内の症例も存在すると聞きました。どのような症例で疑い、診断し、そして治療はどのようにすればよいのでしょうか？ Heart View 増刊号 これが私の診断・治療法！ 23, 54-58, 2019.