分子薬理部では令和2年4月1日より上級研究員　高橋佑典、流動研究員　長尾壮将、矢澤一生の着任があった。

　分子薬理部で新谷を中心に取り組んでいるのは、①ミトコンドリア呼吸鎖の活性調節機構の解明と創薬研究、および②心疾患の病態形成に関与する新規分子標的の探索、機能解析である。本年度は、チトクロムCオキシダーゼ(CcO)活性化剤の病態モデルマウスを用いた薬効評価系の確立、チトクロムCオキシダーゼの活性調節メカニズムについてクライオ電顕による構造解析、ラマン分光法、計算化学を組み合わせ、活性調節機構の解明に成功した。また心不全の進展に関与する介在板タンパク質の解析により、新規分子を同定に成功した。

　創薬基盤研究室では、③脳動脈瘤病態制御機構の解明とそれに基づく新規薬物治療法・新規診断法の開発に取り組んでいる。脳動脈瘤病態の各段階を再現可能な複数の脳動脈瘤のモデル動物を樹立・使用し研究を実施した。その成果として、破裂機構としての外膜部でのvasa vasorumの誘導という構造的変化と好中球が参加する炎症反応への変容、GPR120等複数の創薬標的の同定、エイコサペンタエン酸の脳動脈瘤病態抑制効果の確認、血行力学応力負荷依存的に生じる慢性炎症反応としての病態形成機構の解明、新規の診断法としてのマクロファージイメージング用MRI造影剤の開発を行った。

1. ミトコンドリア呼吸鎖の活性調節機構の解明と創薬研究
   　CcOの活性をアロステリックに調節する内因性のタンパク質Higd1aの発見に基づき、低分子化合物によるCcO活性化剤探索研究を進めており、CcO活性化剤の中枢神経系のLeigh脳症モデルマウス(Ndufs4 KO)、およびミトコンドリア心筋症モデルマウス(Ndufs6 KO)を用いた薬効評価試験の実施体制を整え、AMED難治性疾患実用化研究事業へ応募をすすめた。またCcO活性化剤と複合体構造解析の結果から、動作メカニズムの解明のため分子動力学シミュレーションに取り組んでいる。また独自に取得したCcOおよびそのホモログのヘム銅オキシダーゼと活性調節剤との複合体構造をクライオ電顕による構造解析で解明し、共鳴ラマン分光分析法を組み合わせ、活性阻害メカニズムを明らかにした。多くのヘムタンパク質に共通に保存される機構が示唆され、今後その展開が期待できるものである。


2. 心疾患の病態形成に関与する新規分子標的の探索、機能解析
   　心拍動によるメカノシグナル依存的にAMPKの介在板への局在がコントロールされることを見出し、心筋細胞同士の細胞接着装置である介在板の重要性に着目した。AMPKにより、特異的に介在板でリン酸化される基質としてCLIP-170、さらに新規分子を同定した。AMPKによるCLIP-170のリン酸化は微小管turn overを調節することにより、心筋細胞のサイズを規定すること、心不全の病態形成に関与する可能性を示唆するものであった（EMBO Rep. 2020 Nov 29;22(1):e50949. doi: 10.15252/embr.202050949.）。新規分子についてはノックアウトマウス、トランスジェニックマウスを作成し、現在機能解析とヒト変異について検索をすすめている。


3. 脳動脈瘤病態制御機構の解明とそれに基づく新規薬物治療法・新規診断法の開発
   　創薬基盤研究室では、独自技術であるモデル動物を駆使し、脳動脈瘤の病態形成機構の解明とその知見に基づく創薬研究と新規診断法の開発を行っている。本年度は、新規に確立したくも膜下出血自然発症モデルラットを用い、脳動脈瘤の破裂誘導機構として外膜での血管新生とそれを介した好中球浸潤の寄与を明らかにした。すなわち、脳動脈瘤破裂には血管壁の器質的変化と炎症反応の質的変容という特異的機構が必要であることを明らかにした。さらに、本モデルラットを使用し脳動脈瘤破裂予防薬候補薬剤の薬効評価を実施し、破裂予防効果を確認した。また、病変部の網羅的遺伝子発現解析の結果を基に複数の創薬標的候補因子を同定し、病態への寄与を検証した。その結果、病態への補体受容体とGPR120の寄与とエイコサペンタエン酸の脳動脈瘤病態抑制効果を確認した。別の観点では、脳動脈瘤は脳血管分岐部という特異的形態の部位に誘導されることから、血行力学応力負荷依存的疾患であることが予想される。そのため、病変形成を担う力学因子の同定に向けて新規の動脈瘤モデルラットを確立し、数値流体解析と炎症反応の解析を実施した。その結果、病変発生時では高いずり応力負荷と伸展刺激下での、増大においては低いずり応力かつ高い乱流負荷下でのマクロファージ浸潤の誘導を明らかにした。すなわち、力学応力負荷は脳動脈瘤の発生と増大過程で全く異なるが、マクロファージ依存的な慢性炎症反応としては同一であることが明らかになった。新規診断法開発としては病変局所の炎症状態を可視化するためのマクロファージイメージング用の新規MRI造影剤の最終候補粒子の選定と機能評価を行った。

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15. 山﨑 悟. 私はこの本をお薦めします！「地域包括ケア時代の地域に根ざした医療の創り方」（櫃本真聿著）. 循環制御. 41, 136-137, 2020.
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18. 青木 友浩. 脈管のメカノバイオロジー；脳動脈瘤病態におけるメカノトランスダクション機構の役割. 脈管学. 60, S114-S115, 2020.