蛍光フィブロネクチンタンパク質を用いた特発性肺線維症の創薬 CYTOSKELETON NEWS 2013年3月号

全世界で500万人の患者が苦しんでいる特発性肺線維症（IPF；Idiopathic Pulmonary Fibrosis）は、生存期間中央値が3〜5年程度と言われています^1,2,3。この線維性の疾患は、慢性炎症性の組織修復反応であると考えられており、結合組織の過剰な堆積という特徴が、器官の構造と機能の不全を引き起こします⁴。フィブロネクチン（FN）の原線維形成は、細胞が媒介するプロセスで、溶解性の血漿FNを不溶性のFNに変換します。この過程が、IPFの進行の中心的な役割を担っています⁵。FNは、2つのC末端がジスルフィド結合でつながった二量体の糖タンパク質として分泌されます。70kDaのN末端ドメイン、120kDaの中央結合ドメイン、ヘパリン結合ドメインHepIIなどの、複数の機能ドメインから構成されています⁴。これらのドメインは、段階的に細胞表面レセプターと相互作用しますが、その最初の段階として、インテグリンとHSPG（heparin sulfate proteoglycan：ヘパリン硫酸プロテオグリカン）という細胞表面レセプターと結合します（図1）⁴。この結合が、細胞の緊張を生み出すアクチン細胞骨格の再編成を引き起こします。また、FNが結合したレセプターのクラスター形成や移動により、FNダイマーがアンフォールドして拡張構造になることで、FN同士の相互作用のための結合部位が露出します⁴。原線維形成は、制御不能の線維症につながり、IPFのような悪性の管理不能な組織の成長を引き起こすこともあります^4,6が、不溶性の細胞FNは、細胞接着、成長、移動、分化において重要な役割を果たしており、創傷治癒、結合組織の堆積^4,7、胚の発生⁷など、回復や発生にとって必要なことでもあります。

図1　フィブロネクチンマトリックスの凝集（参考文献4参照）
（A）未結合のコンパクトFNダイマーと細胞膜レセプター
（B）FNの結合が、細胞骨格の再編成を誘導し、細胞の緊張を生み出します。その結果、受容体がクラスターを形成し、アンフォールドしたFNのFN結合部位が露出します
（C）FN結合部位の露出により、FN同士の相互作用が可能になります

IPFのための治療法や直接的な処置方法がない一方で、患者のQOL維持のため、非特異的な治療オプションとして、抗炎症薬ピルフェニドン、免疫抑制剤、副腎皮質ステロイド、アザチオプリン、酸化防止剤N-アセチルシステイン、補助的な酸素治療、肺リハビリテーション、手術などがあります³。加えて、最近、抗炎症薬のサリドマイドとマクロライドがIPFの治療薬として可能性があることが提案されています^8,9。実際に、マクロライド系抗生物質による臨床試験において、嚢胞性線維症患者に対して長期間にわたる有用性が確認されました⁹。より直接的な治療法として、抗TGF-β化合物とFUDペプチドが期待されています⁴。マウスを抗TGF-β処理することにより、sclerodermatousGVHD（移植片対宿主病）における皮膚線維症、肺線維症を減少させました⁴。しかしながら、ヒトの系の硬化症に対する抗TGF処置の臨床試験PhaseI/IIは成功していません。F1アドヘシンタンパク質のFUDドメインの残基配列は、FNのN末端のFNIドメインに結合することにより、FNマトリクスの凝集を阻害します^1-5。このドメインがFNが細胞レセプターに結合するのに重要であり⁴、FN結合ドメインが、線維症疾患の治療のための薬剤ターゲットとなりうることを証明しています。

FNマトリックスの凝集を調節するメカニズムがわかってくるにつれて、線維性疾患に対するより良い治療法を発見できる可能性も高まります。特定のモジュレーターによるin vivoでのFNの効果の増強又は抑制は、線維症の研究で特に興味を持たれています⁶。最近のハイスループットスクリーニング（HTS)メソッドの進歩により、FNの原線維形成に対するそれらの効果についての小分子ライブラリーのスクリーニングが容易になっています⁶。Tomasini-Hohanssonら⁶による分析では、FN原線維形成の読み取りを行うために蛍光標識FNを利用しています（Z値＞0.5）。Tomasini-Hohanssonらのパイロット試験により4160種類の既知の生理活性化合物がスクリーニングされました。この研究により9つの化合物がFNの凝集を阻害することがわかりました。この9つの化合物は、4つのキナーゼ阻害剤（ML-9、HA-100、チロホスチン、メシル酸イマチニブ）、2つの癌細胞アポトーシス促進剤（piperlongumin、カンタリジン）、3つの生体アミンシグナリングのモジュレーター（マプロチリン、CGS12066B、アポスコポラミン）です。

HTS技術に蛍光標識ＦＮを用いることで、ＦＮ原線維形成のさらなるモジュレーターが、線維症疾患の治療法の開発に役立つ可能性があります。サイトスケルトン社では、ＦＮ原線維形成を研究するためのローダミン、HiLyte488™、ビオチン標識したECMをご提供致します。

■ CYTOSKELETON NEWS バックナンバー

• 2020年10月号　紡錘体 - 可視化に向けた新規ツール
• 2020年8月号　細胞膜染色用蛍光プローブ
• 2020年4月号　生細胞におけるF-アクチンプローブ
• 2020年3月号　コロナウイルスと細胞骨格
• 2020年2月号　タウ（Tau）の将来性をMapping
• 2020年1月号　Rho GTPaseによる細胞遊走制御

• 2019年12月号　表現型プロファイリング：アクチンに焦点を当てたがん治療
• 2019年11月号　チューブリンの過剰グルタミル化、ミトコンドリア、神経変性
• 2019年9月号　細胞運動性を制御するために相互作用する膜張力とアクチン細胞骨格
• 2019年8月号　Rac1B、がん、およびRac1
• 2019年7月号　Rhoファミリー GTPases、神経可塑性、およびうつ状態
• 2019年6月号　アクチンメチオニン酸化： 動的制御の次の段階
• 2019年5月号　ミクログリアと神経変性疾患
• 2019年2月号　生細胞画像化に対するCNS疾患や障害

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