Field of Study
Biochemistry
Keywords
Oxidative stress, Metallomics, Neurotoxicity, Cancer, Non-thermal plasma
Lab URL
https://www.gifu-pu.ac.jp/lab/rinyaku/
メタロミクスの視点から酸化ストレスと疾患発症との関連性を解明する
Metallomics studies for diseases associated with oxidative stress
  • 教授 原 宏和 Professor Hara Hirokazu Ph.D. harah
  • 准教授 神谷 哲朗 Associate Professor Kamiya Tetsuro Ph.D. tekamiya
  • 助教 大塚 智裕 Assistant Professor Otsuka Tomohiro Ph.D. otsuka-to

研究テーマ Research Subjects

 医薬品の適正使用のためには、まず病態を正確に知ることが必要であるという考えから、本研究室では、病態の把握・発症機序の解明、医薬品候補化合物の探索、医薬品の薬効評価法の確立を目的とした研究を進めている。具体的には、神経変性疾患、がん、動脈硬化などの炎症病態の発症・進展と活性酸素消去酵素の発現・存在様式の変化との関連性の解明、大気圧プラズマの医療応用に向けた分子基盤の確立、抗酸化ストレス、抗炎症作用を有する新規化合物の探索を目的とし研究を続けている。また、これら研究の過程で、我々は、細胞傷害の元凶といわれている活性酸素についても、低濃度範囲では、逆に酸化ストレスに対する生体の抵抗性を増大させる防御機構として、あるいは細胞内シグナル伝達分子として重要な働きを担っていること見出した。最近は、以下のテーマについて精力的に研究を進めている。

1 . 脳内微量金属の恒常性破綻と神経細胞障害の関連性:パーキンソン病などの神経変性疾患や虚血性脳血管障害時にみとめられる神経細胞障害に、脳内の亜鉛や銅などの金属の動態異常が関与していることが報告されている。当研究室では、酸化ストレスが神経細胞における銅の排泄を抑制すること、それに伴い細胞内の銅動態異常が惹起されることを見出している。現在、酸化ストレスにより惹起される細胞内銅恒常性破綻の分子機構の解明に取り組んでいる。

2 . がん微小環境の恒常性の維持とその破綻の分子機構の解明:がん細胞の増殖と転移は、がん細胞を取り巻く環境(がん微小環境)に大きく依存することが知られている。これまでに、分泌型抗酸化酵素(superoxide dismutase 3 : SOD 3 )と分泌型酸化酵素(lysyl oxidase: LOX)の発現異常とがん増悪との関連性を明らかにしている。現在、生体内での両タンパクの機能を明らかにするために、エクソソームや糖鎖修飾との関連性に着目し研究を進めている。

3 . 大気圧プラズマの医療応用:プラズマはラジカル、電子、イオンを含んだガス状物質である。プラズマを細胞に負荷したとき、がん細胞特異的な細胞死が誘導されることが報告されたことから、プラズマは新しいがん治療として注目されている。本研究室では、プラズマ負荷により惹起される細胞応答の分子機構の解明を目指している。

 Our laboratory is interested in how oxidative stress is related to the onset and/or progression of various diseases including diabetes, atherosclerosis and neurodegenerative disorders. Oxygen is essential for prokaryotic and eukaryotic cells to obtain energy. However, reactive oxygen species (ROS) are generated as by-products of cellular metabolism of oxygen even under normal physiological conditions. These molecules are high reactive and cause oxidative damage to cellular components, resulting in cytotoxicity. To avoid oxidative damage, cells have the antioxidative defense systems such as antioxidants and enzymes generate ROS scavenging activity, such as superoxide dismutase (SOD). Oxidative stress is caused by an imbalance between production of ROS and the antioxidative defense systems. On the other hand, however, recent reports have demonstrated that ROS serve as signaling molecules for altering the redox state of specific target molecules that affect cellular functions. Our current works focus on redox regulation of cell signaling under pathological conditions and epigenetic regulation of gene expression of anti-oxidative enzymes.

研究課題 Research Objectives

  1. 脳内微量金属の恒常性破綻による神経細胞障害の分子機構
    Mechanisms of cerebral metal imbalance-related neuronal dysfunction
  2. がん微小環境におけるレドックス関連タンパクの機能の解明
    Regulation of redox-related proteins in tumor microenvironment
  3. 大気圧プラズマによる細胞応答の分子機構
    Molecular mechanisms of cellular response to non-thermal atmospheric pressure plasma
  4. 抗酸化および抗炎症作用を有する化合物の探索
    Exploratory study of anti-oxidative and anti-inflammatory compounds

最近の研究成果 Research Results

  1. Takemoto R., Kamiya T., Atobe T., Hara H., Adachi T., Regulation of lysyl oxidase expression in THP-1 cellderived M2-like macrophages, J Cell Biochem 122, 777-786 (2021).
  2. Kondo M., Hara H., Kamijo F., Kamiya T., Adachi T., 6-Hydroxydopamine disrupts cellular copper homeostasis
    in human neuroblastoma SH-SY5Y cells, Metallomics 13, mfab041 (2021).
  3. Hara H., Adachi T., Molecular mechanisms of non-thermal plasma-induced cellular responses, Jpn J Appl Phys
    60, 020501 (2021).
  4. Adachi T., Matsuda Y., Ishii R., Kamiya T., Hara H., Ability of plasma-activated acetated Ringer's solution to
    induce A549 cell injury is enhanced by a pre-treatment with histone deacetylase inhibitors. J Clin Biochem Nutr
    67, 232-239 (2020).
  5. Takemoto R., Kamiya T., Hara H., Adachi T., Lysyl oxidase expression is regulated by the H3K27 demethylase
    Jmjd3 in tumor-associated M2-like macrophages. J Clin Biochem Nutr 66, 110-115 (2020).