重症のインフルエンザによる肺炎・脳症の診断・治療に関する研究：新規診断・治療に関する提案と検証

文献情報

• 文献番号: 201420010A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 重症のインフルエンザによる肺炎・脳症の診断・治療に関する研究：新規診断・治療に関する提案と検証
• 課題番号: H24-新興-一般-001
• 研究年度: 平成26(2014)年度
• 研究代表者(所属機関): 木戸 博(徳島大学 疾患酵素学研究センター（全国共同利用・共同研究酵素学研究拠点）)

研究分担者(所属機関)

• 久保田　雅也(国立成育医療研究センター　神経内科)
• 林　日出喜(長崎大学大学院医歯薬学総合研究科　感染防御因子解析学)
• 佐々木　信一(順天堂大学医学部附属浦安病院　環境医学研究所)
• 高橋　悦久(徳島大学　疾患酵素学研究センター)
• 西村　匡司(徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部　)
• 山口　清次(島根大学医学部　小児科)
• 西村　秀一(国立病院機構　仙台医療センター臨床研究部　ウイルスセンター)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 【補助金】 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成26(2014)年度
• 研究費: 20,778,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

重症インフルエンザによる肺炎・脳症・心筋炎の主要病因は、血管内皮細胞障害による透過性亢進である。上記エビデンスを背景に、1) 重症化に先立つ生体側のSOSシグナルをFlu Alarminと仮称して、モデル動物と臨床検体で検証する。2) 血管内皮細胞障害の機序を解明して重症化の治療法を開発する。

研究方法

マウス重症化モデル動物実験と培養細胞実験系で“インフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼ”サイクルの検証、重症化の発症機序解析、急性脳症における血管内皮細胞のアドヘレンスジャンクションの崩壊機序の解析を実施した。臨床試験グループでは、インフルエンザ脳症患者、ICU入室患者、呼吸器内科入院患者の臨床検体を用いたFlu Alarmin解析を実施した。また脂質代謝異常患者Fibroblast培養細胞を用いたin vitro probe assayで、β酸化能と重症化の関係を解明した。

結果と考察

インフルエンザ重症化発症機序の解析が行われ、全容が解明されると共に創薬ターゲット分子が明らかになった。1)重症化機序：ウイルスの体内増殖は、「インフルエンザ─サイトカイン─プロテアーゼ」サイクルによるが、このサイクルに「体内代謝障害―サイトカイン」サイクルが共役した時に重症化が発症することを確認した。特にエネルギー代謝（糖代謝と脂質代謝）障害の中でも、PDK4による糖代謝障害、CPT IIの活性低下による脂質代謝障害が治療標的分子になることを明らかにした。さらに「インフルエンザ─サイトカイン─プロテアーゼ」サイクルの中で、感染で増加するEnterokinaseの関与が明らかになった。血管内皮細胞のAdherens junctionの崩壊に、GSK-3の活性化による-Catenin分解が中心的に関与していることが解明された。また、これまでインフルエンザ脳症の発症リスク因子として、熱不安定性CPT II遺伝子多型を見出してきたが、日本人種以外にも広く東アジア人種で確認され国際的に注目されている。2)インフルエンザ感染重症化に伴うFlu Alarminとして、重症化を的確に示す指標として乳酸/ATP比の重要性が確認された。3)重症化治療薬では、PDK4阻害剤のDADAとCPT IIの転写を促進するBezafibrateの治療効果が確認された。

結論

インフルエンザ感染重症化は、“インフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼ”サイクルに “サイトカインー代謝不全”サイクルが共役した病態であることが解明された。感染下に代謝不全を誘導する体内分子として糖代謝のPDK4、脂質代謝のCPT IIが明らかになり、それぞれDADAとBezabibrateが治療薬として提案された。インフルエンザ感染の重症化をモニターする予後予測因子として、ミトコンドリアの機能不全と深く関連する乳酸／ATP比が明らかになった。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-03
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201420010B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 重症のインフルエンザによる肺炎・脳症の診断・治療に関する研究：新規診断・治療に関する提案と検証
• 課題番号: H24-新興-一般-001
• 研究年度: 平成26(2014)年度
• 研究代表者(所属機関): 木戸 博(徳島大学 疾患酵素学研究センター（全国共同利用・共同研究酵素学研究拠点）)

研究分担者(所属機関)

• 久保田　雅也(国立成育医療研究センター　神経内科)
• 林　日出喜(長崎大学大学院医歯薬学総合研究科)
• 佐々木　信一(順天堂大学医学部附属浦安病院　環境医学研究所)
• 高橋　悦久(徳島大学疾患酵素学研究センター)
• 西村　匡司(徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部)
• 山口　清次(島根大学医学部小児科)
• 西村　秀一(国立病院機構・仙台医療センター)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 【補助金】 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成26(2014)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

本研究は、肺炎・脳症・心筋炎・多臓器不全が「血管内皮細胞機能障害」に始まる（Wang S, Kido H, et al., J Infect Dis, 2010; Pan HP, Kido H, et al., Cardiovasc Res, 2011）事実を見出したことから、この独創的事実を背景に発症因子の解明と早期診断マーカー（Flu Alarmin） 検索、重症化治療法の開発を実施する。

研究方法

マウス重症化モデル動物実験と培養細胞実験系で“インフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼ”サイクルの検証、重症化の発症機序解析、急性脳症における血管内皮細胞のアドヘレンスジャンクションの崩壊機序の解析を実施した。臨床試験グループでは、インフルエンザ脳症患者、ICU入室患者、呼吸器内科入院患者の臨床検体を用いたFlu Alarmin解析を実施した。また脂質代謝異常患者Fibroblast培養細胞を用いたin vitro probe assayで、β酸化能と重症化の関係を解明した。

結果と考察

インフルエンザ感染重症化は、体内因子として“インフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼ”サイクルに “サイトカインー代謝不全”サイクルが共役し易い状態がリスク因子として挙げられ、全身の臓器と血管内皮細胞のエネルギー代謝の破綻した病態であることが解明された。さらに「インフルエンザ─サイトカイン─プロテアーゼ」サイクルの中で、感染で増加するEnterokinaseの関与が明らかになった。インフルエンザ脳症も脳の血管内皮細胞のエネルギー代謝不全から発症する病態で、ミトコンドリアの脂肪酸代謝酵素、CPT IIの熱不安定性遺伝子多型による代謝不全の病態が解明された。東アジア人種に共通のCPT II熱不安定性遺伝子多型がリスク因子となる。これに加えて、血管内皮細胞のAdherens junctionの崩壊に、GSK-3bの活性化によるb-Catenin分解が中心的に関与していることが解明された。以上から、インフルエンザ感染重症化をモニターする予後予測因子として体内エネルギー代謝をモニターする乳酸／ATP比が明らかになり、重症化の治療薬として糖のエネルギー代謝を改善するPDK4阻害剤、脂質のエネルギー代謝を改善するBezafibrateが既存薬の中から明らかになり治療薬として提案された。

結論

インフルエンザ感染重症化は、体内因子として“インフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼ”サイクルに “サイトカインー代謝不全”サイクルが共役し易い状態がリスク因子として挙げられ、全身の臓器と血管内皮細胞のエネルギー代謝の破綻した病態であることが解明された。インフルエンザ脳症も脳の血管内皮細胞のエネルギー代謝不全から発症する病態で、ミトコンドリアの脂肪酸代謝酵素、CPT IIの熱不安定性遺伝子多型による代謝不全の病態が解明された。東アジア人種に共通のCPT II熱不安定性遺伝子多型がリスク因子となる。以上から、インフルエンザ感染重症化をモニターする予後予測因子として、体内エネルギー代謝をモニターする乳酸／ATP比が明らかになった。重症化の治療薬として糖代謝を改善するPDK4阻害剤、脂質代謝を改善するBezafibrateが既存薬の中から明らかになり治療薬として提案された。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-03
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201420010C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: インフルエンザ感染重症化は、“インフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼ”サイクルに “サイトカインー代謝不全”サイクルが共役した病態であることが解明された。代謝不全誘導体内分子として糖代謝のPDK4、脂質代謝のCPT IIが明らかになり、それぞれDADAとBezabibrateが治療薬として提案された。インフルエンザ感染重症化をモニターする予後予測因子として、乳酸／ATP比が明らかになった。
• 臨床的観点からの成果: これまで不明であった、インフルエンザ感染重症化の機序が初めて明らかになり、治療標的酵素が明確となり、既存薬からDADAとBezabibrateが明らかになった。長年使用されてきた既存薬の新たな薬効としてインフルエンザの重症化治療薬が明確になったことは、臨床的観点からの大きな成果である。加えて重症化をリアルタイムにモニターする血液の乳酸/ATP比が明らかになったことは、大きな成果である。
• ガイドライン等の開発: 特になし
• その他行政的観点からの成果: 特になし。
• その他のインパクト: 特になし。

発表件数

• 原著論文（和文）: 14件
• 原著論文（英文等）: 29件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 22件
• 学会発表(国際学会等): 5件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Hiyoshi M, Indalao IL, Yano M, et al; Influenza A virus infection of vascular endothelial cells induces GSK-3b-mediated b-cathenin degradation in adherens junctions, with a resultant increase in membrane permeability.; Arch Virol , 160 (1) , 225-234 (2015); 10.1007/s00705-014-2270-5.
• 原著論文2: Yamane K, Indalao IL, Yamamoto Y, et al.; Diisopropylamine dichloroacetate, a novel pyruvate dehydrogenase kinase 4 inhibitor, as a potential therapeutic agent for multiorgan failure in severe influenza.; PLoS ONE , 9 (5) , e98032- (2014); 10.1371/journal.pone.0098032.
• 原著論文3: Sakai C, Yamaguchi S, Sasaki M, et al.; ECHS1 mutations cause combined respiratory chain deficiency resulting in Leigh syndrome; Hum Mutat , 36 (2) , 232-239 (2015); 10.1002/humu.22730.
• 原著論文4: Tanuma N, Miyata R, Nakajima K, et al.; Changes in cerebrospinal fluid biomarkers in human herpesvirus-6-associated acute encephalopathy/febrile seizures.; Mediators Inflamm , 2014 , 564091- (2014); 10.1155/2014/564091.
• 原著論文5: Shimada S, Shimojima K, Okamoto N, et al.; Microarray analysis of 50 patients reveals the critical chromosomal regions responsible for 1p36 deletion syndrome-related complications.; Brain Dev , 37 (5) , 515-526 (2015); 10.1016/j.braindev.2014.08.002.
• 原著論文6: Saitoh M, Shinohara M, Ishii A, et al.; Clinical and genetic features of acute encephalopathy in children taking theophylline.; Brain Dev , 37 (5) , 463-470 (2015); 10.1016/j.braindev.2014.07.010.
• 原著論文7: Kido H; Influenza virus pathogenicity regulated by host cellular proteases, cytokines and metabolites, and its therapeutic options.; Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci , 91 (8) , 351-368 (2015); 10.2183/pjab.91.351

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-03
• 更新日: 2018-06-22

収支報告書

• 文献番号: 201420010Z
• 報告年月日: 2015年06月02日

収入

• (1)補助金交付額: 27,011,000円
• (2)補助金確定額: 27,011,000円
• 差引額 [(1)-(2)]: 0円

支出

研究費 (内訳)	直接研究費	物品費	15,865,050円
		人件費・謝金	3,297,330円
		旅費	1,218,256円
		その他	399,038円
	間接経費		6,233,000円
	合計		27,012,674円

備考

備考

消耗品費の中で遺伝子増幅キットの使用が予定より増えたため、1674円多く支出してしまった。この差額は自己負担金として処理された。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-03
• 更新日: 2015-08-05