横浜市立大学医学部 循環器・腎臓内科学田村功一, 涌井広道, 畝田一司, 前田晃延E-mail: tamukou@yokohama-cu.ac.jp

Web: http://www.yokohama-medicine.org/

【JST新技術説明会】 2016年10月18日

6) 腎臓病治療薬開発やアンチエイジング研

究に有用な寿命短縮化マウス

●『慢性腎臓病(CKD: Chronic Kidney Disease)』とは, ごく初期の腎障害(微量アルブミン尿)から腎臓の障害が進んだ「末期腎不全」まで含めて,

1) 腎障害の存在(アルブミン尿, 蛋白尿, 血尿, 腎構造異常などの存在)，

2) 腎機能の低下(血清クレアチニン上昇, つまり糸球体濾過量=推算GFR低下)，

のどちらか，あるいは両方が慢性的に続く状態．

●日本のCKD患者は約1330万人．成人の約８人に１人が発症し, 新たな”国民病”．

●放置により腎臓障害が進み「末期腎不全」に至り, 透析・腎移植が必要な状態に陥る．

新たな国民病 慢性腎臓病(CKD)とは

43/04

45/12

50/12

55/12

60/12

2/12

7/12

12/12

17/12

22/12

年/月

千人350

300

250

200

150

100

50

0

わが国の慢性透析療法の現況（2013年12月31日現在）より引用・改変

兆円2.1

1.8

1.5

1.2

0.9

0.6

0.3

0

患者数

慢性透析患者にかかる費用（６００万円／人）

昭和 平成

314,180人（1,885,080百万円）

慢性透析患者数の推移

末期腎不全では透析・腎移植が必要→ 増え続ける日本での維持透析患者の数 (1) (日本での年次推移)

末期腎不全では透析・移植が必要

→ 増え続ける日本での維持透析患者さんの数 (2) (国際比較)日本での維持透析患者さんはOECD (経済協力開発機構)諸国の中で最多(OECD報告書: 2015年6月)

OECD. Cardiovascular Disease and Diabetes: Policies for Better Health and Quality of Care, OECD Health Policy Studies. Report of OECD Health Policy Studies. 2015:1-182 (DOI: http://dx.doi.org/10.1787/9789264233010-en)

腎移植患者 維持透析患者

日本

腎機能低下(血清クレアチニン上昇=推算GFR減少)の段階では, 腎構造

変化(=尿細管間質繊維化)が進み, 腎障害・腎機能の正常化は不可能

Ruggenenti P, et al © 2006 Macmillan Publishers Ltd.

蛋白尿出現心血管病の増加

アルブミン尿出現(A区分)心血管病の増加

糖尿病，高血圧，肥満等

遺伝的素因，生活習慣

(ある程度)可逆的 不可逆的(戻れない)

経過

糸球体過剰濾過（糸球体高血圧）

一過性の血糖・血圧上昇，蛋白過剰摂取

150

100

50

0

（mL/min/1.73m2）

腎機

能(推

算G

FR: G

区分

)

腎機能が低下し始めた段階

(G区分)ではすでに腎臓病が不可逆的になってしまっている！

Modified from Therapeutic Research,32（12)1605：1610,2011

代償機能による糸球体過剰濾過状態

まだ可逆的な段階でCKD発症あるいは腎臓病進行を食い止めることが可能

元に戻れない不可逆的な段階であり，腎臓病進行の速度を抑制することのみ可能

専門医を紹介受診の患者様に多い状態

財団法人ヒューマンサイエンス振興財団による治療満足度調査データ (JPMA News Letter No.140(2010/11: アンメット・メディカル・ニーズに対する医薬品の開発・承認状況)

高血圧

脂質異常症

狭心症

不整脈

糖尿病

心筋梗塞心不全

糖尿病性腎症

慢性腎臓病

慢性腎炎

ネフローゼ

アンメット・メディカル・ニーズ:待たれる腎臓病治療薬

薬が充分

薬が不足

薬が不足 薬が充分

治療満足度(2005年)別にみた新薬の承認状況(2006-2009年)

84

厚生労働省：高齢者白書より

老年人口の増加は, 益々加速する

91 40H27年：男性80.5歳、 女性86.8歳、 平均83.7歳１人の高齢者を１人が支える時代へ

2035年から毎年、人口100万人減少

2105年には日本総人口4459万人の推定も！

2060年の日本人の平均寿命予測

男性 女性

歳 歳 ％

2060年の総人口に占める

65歳以上の割合

世界6位 世界1位

71.4歳世界平均

勝谷友宏先生作成: 勝谷医院 院長、大阪大学大学院 医学系研究科 臨床遺伝子治療学 特任准教授

心血管腎臓病(病態連関病)

さらに, 腎臓病は, 末期腎不全だけでなく老化とその関連疾患を促進する

高血圧・糖尿病・脂質異常症・高尿酸血症

心血管病腎臓病

病態：

罹患者数:高血圧 4,300万人(成人2.5人に1人)

罹患者数:慢性腎臓病1,330万人

(成人8人に1人)

10万人当たり死亡数:心・脳血管疾患

250人(悪性新生物280人に匹敵)

横浜市立大学 田村功一

病態機序：レニン-アンジオテンシン系，

交感神経系，炎症・酸化ストレス，高LDL，低HDL，高血糖，インスリン抵抗性，など

内皮障害 動脈硬化

老化促進

資料：厚生労働省｢平成22年国民生活基礎調査の概況｣

健康寿命の延伸にとって, 起点としての腎臓病の抑制は重要

【要支援・要介護の要因】

25.4%

脳血管疾患（脳卒中）

心疾患（心臓病）

認知症

その他

骨折・転倒

糖尿病

呼吸器疾患

悪性新生物（がん）

関節疾患

高齢による衰弱

(%)

74.9

歳63.１

日本

世界平均

歳

世界1位

≪健康寿命≫

腎臓病

病態連関

勝谷友宏先生(勝谷医院 院長、大阪大学大学院 医学系研究科 臨床遺伝子治療学 特任准教授)作成図を改変

新技術の目的 (解決しようとする課題)

本発明は, 慢性腎臓病・老化の基盤病態研究, あるい

は, 慢性腎臓病治療薬・アンチエイジング薬等の開発

研究にとって有用な慢性腎臓病モデル・寿命短縮化

モデルとして, 従来よりも優れたモデル非ヒト動物を

提供することを目的とする.

求められている慢性腎臓病・老化促進モデル: 従来技術とその問題点 (1)

● 慢性腎臓病モデル：

現在利用可能な慢性腎臓病の実験モデルでは,腎毒性のある薬剤(アデノシン等)による薬理学的介入や,腎の部分切除(5/6腎臓摘出術)又は片側性の尿管結紮等による外科的介入が必要であり,これら介入操作の必要のない,より実際の病態に近い慢性腎臓病モデルは存在せず,広く利用されるまでには至っていない．

腎の部分切除(5/6腎臓摘出術)

正常な腎臓 5/6摘出による慢性腎臓病モデル例:

求められている慢性腎臓病・老化促進モデル: 従来技術とその問題点 (2)

● 老化促進モデル：

現在利用可能な老化促進モデル(Klotho欠損マウス,SAMマウス,テロメラーゼ欠損マウス等)では,外観の変化を含めて全身に広範な老化形質を呈する等,より実際の老化の病態に近い老化促進モデルは存在せず, 広く利用されるまでには至っていない．

例:

対照マウス

Klotho欠損マウス(低身長, 低体重, 皮膚萎縮, 骨粗鬆症, 石灰化等)

対照マウス

SAMマウス(SAMP1: アミロイドーシス, 免疫機能不全, 聴覚

障害, 肺過膨張等)

対照マウス

テロメラーゼ欠損マウス(体毛の変色・脱毛, 皮膚潰瘍,

造血障害, 不妊等)

着目した分子: 我々が発見したAT1受容体への結合蛋白質

(ATRAP/Agtrap遺伝子産物)

アンジオテンシンII受容体(AT1受容体)

種々の刺激

臓器発生分化心血管・腎機能調節,電解質代謝恒常性維持

生理的情報伝達系による機能調節

心血管腎臓病

病的情報伝達系の過剰活性化による臓器障害

細胞膜

ATRAP(アンジオテンシンII受容体結合蛋白,

AngioTensin II Receptor-Associated Protein)

選択的受容体機能制御作用

受容体インターナリゼーション促進作用

Daviet L, et al. J Biol Chem 1999; Lopez-Ilasaca M, et al. Mol Biol Cell 2003; Mogi M, et al. ATVB 2007; Tamura K, et al. Curr Hyp Rep 2007; Tamura K, et al. Curr Pharm Des 2013.

ヒト慢性腎臓病(IgA腎症)では, 腎組織でのATRAP発現は腎機能低下にともない減少

患者A: ATRAP多い

患者B: ATRAP少ない

ATRAP蛋白のヒト腎生検組織での発現例 (褐色領域)

ヒト

腎尿

細管

にお

ける

ATR

APの

相対

的発

現量

(%)

腎機能の指標: 推算糸球体濾過量(eGFR, ml/min/1.73m2 )

R=0.44P=0.046N=22

10

20

15

040 80 120

5

0

ヒト腎組織でのATRAP発現と腎機能との相関関係

ATRAP発現多い

ATRAP発現少ない

腎機能正常

腎機能低下

Masuda S, et al. Am J Physiol Renal Physiol. 299: F720-31, 2010.

新技術の概要

発生工学的手法(相同的遺伝子組み換え法)により

Agtrap 遺伝子がコードする受容体結合タンパク質

(ATRAP)の機能が阻害されていることを特徴とする, 寿命短縮化モデル非ヒト哺乳動物(ATRAP欠損マウ

ス)を提供した.

ATRAPを欠損させた非ヒト動物では, 腎線維化の増悪

(すなわち慢性腎臓病の進行した病態)が認められ, その他外観の異常がないまま寿命が短縮化する.

ATRAP欠損マウスの慢性腎臓病モデル・寿命短縮化モデルとしての特徴 (1)

全身に広範な老化形質を呈する他の老化モデルマウスと

全く異なり, 外観に変化・異常なく, また, 通常飼育時には, 血圧などの循環系機能, 全身諸臓器の発生・形態に異常等

を認めない．

3 to 4 11 to 12 22 to 2520

25

30

35

40

45 WTKO

体重

(g)

対照正常マウスATRAP欠損マウス対照正常マウス ATRAP欠損マウス

12-16 44-48 88-100週齢 (週)

高齢マウス(100週齢)の外観若齢から高齢にかけての体重の推移

ATRAP欠損マウスの慢性腎臓病モデル・寿命短縮化モデルとしての特徴 (2)

慢性腎臓病の増悪と透析・腎移植が必要な末期腎不全への

進行における主要な共通の腎臓病変である尿細管間質線維化

が特異的に亢進している. 心臓血管系臓器には認めず.

若齢から高齢にかけての腎臓線維化病変の推移(青色領域)

対照正常マウス

ATRAP欠損マウス

若齢 高齢

WT KO WT KO0

2

4

6

若齢 高齢

対照正常マウス

ATRAP欠損マウス600

400

200

0

線維

化促

進因

子(コ

ラー

ゲン

3a)発

現量

(%, 対

対照

の若

齢正

常マ

ウス

)

若齢から高齢にかけての腎臓線維化促進因子コラーゲンの腎臓での発現の推移

ATRAP欠損マウスの慢性腎臓病モデル・寿命短縮化モデルとしての特徴 (3)

通常条件での長期飼育(～150週)下において, 寿命が有意に

短縮化(約18.4%)する.

0 50 100 1500

25

50

75

100 KOWT

生存率 (%)

寿命 (週数)

対照正常マウス

(寿命中央値=123.1週)

ATRAP欠損マウス

(寿命中央値=100.4週)Log-rank test

P=0.0002

若齢から高齢にかけての生存曲線

ATRAP欠損マウスでの寿命短縮化の程度は，日本人では50年以上前の時代(1960年頃)への逆戻りに相当する

男性

女性日本人の

平均寿命推移

「日本の平均寿命の推移をグラフ化してみる」(2014年9月3日:

Garbage NEWS.com)(Web: http://www.garbagenews.net/a

rchives/1940398.html)

新技術の特徴・従来技術との比較

従来技術の問題点であった, 薬理学的介入や外科的

介入の必要のない, 慢性腎臓病における主要な共通

病態である腎臓線維化が特異的に亢進する慢性腎臓

病モデルを作製することに成功した．

公知の老化モデルマウスとは異なり, 成育や外観, そして血圧や代謝系など生理的機能にも異常がなく, 従来知られている老化モデルマウスとは全く異なる

新たな寿命短縮化モデルマウスとしても有用である

と考えられる．

不可逆的とされ重要度が高い重症腎疾患(末期腎不全を包含する慢性腎臓病)の治療薬の開発・薬剤候補物質のスクリーニング.

腎臓を起点とした老化促進の分子機序の解明．

腎臓を作用点としたアンチエイジング薬の開発・薬剤候補物質のスクリーニング.

長寿化作用のある医薬品ないしは健康食品・健康補助食品等のスクリーニング．

想定される用途

現在, 慢性腎臓病・寿命短縮化モデル非ヒト哺乳動物(ATRAP欠損マウス)として使用可能な段階まで開発済み. しかし, ATRAP欠損が特異的に腎臓の線維化をもたらす分子機序の詳細な解明が未解決である．

現在, ATRAP欠損が特異的に腎臓の線維化をもたらす分子機序について解析中であり, 今後詳細な分子機序についても実験データを取得できる予定．

今後の課題

未解決の, ATRAP欠損が特異的に腎臓の線維化をもたらす分子機序の詳細な解明については, 研究室の解析技術により克服できると考えている．

腎臓病治療薬, アンチエイジング薬を開発中あるいは今後開発予定のある企業との共同研究等を希望．

また, 長寿化作用のある医薬品ないしは健康食品・

健康補助食品等の分野への展開を考えている企業には, 本技術の導入が有効と思われる．

企業への期待

発明の名称: 寿命短縮化モデル非ヒト哺乳動物

出願番号: 特願2015-103747

出願人: 横浜市立大学

発明者: 田村功一, 涌井広道, 畝田一司, 前田晃延．

本技術に関する知的財産権

2006年-2007年 受託研究実施 (A株式会社)

2011年-2012年 受託研究実施 (B株式会社)

2015年- 受託研究実施中 (C株式会社)

2015年- 厚生労働省先進医療B実施中 (D株式会社)

2015年- 契約型医師主導多施設共同研究実施中(E株式会社, F company)

産学連携の実施例

公立大学法人横浜市立大学

研究推進部 研究企画・産学連携推進課

原田 拓

〒236-0027 横浜市金沢区瀬戸22-2

Tel 045-787-8936 Fax 045-787-2025

E-mail tharada@yokohama-cu.ac.jp

お問い合わせ先