PM 誘発性 CTCF 活性化の上流機構を探索するために、我々は PM 誘発性 COPD マウスからの肺トランスクリプトームをプロファイリングしました。 PMに曝露された肺に豊富に含まれるホールマーク遺伝子セットは、既知のCTCFキナーゼであるCK2と関連していた(リポジトリ図1）。 MH-S 肺胞マクロファージでは、PM 曝露により CK2 核蓄積、CTCF スレオニンリン酸化とコヒーシン サブユニット (SMC1A、SMC3、および SA-1、SA-2 ではない) との会合、および CTCF コヒーシン複合体のクロマチン結合が誘導されました (リポジトリ図。 2～4）。これらの効果は、CK2 阻害剤シルミタセルチブによって無効になり、KP 酵素と炎症誘発性遺伝子の発現も回復しました (リポジトリ図5）PMによるヒストンアセチル化を抑制しながら（リポジトリ図6）。 PM 誘発性 COPD を患うマウスの肺組織では、総 CTCF 発現に変化はなく、CTCF リン酸化の増加が見られました (リポジトリ図7）。同様の結果がCS誘発性COPDでも観察され4、異常なCTCF活性化が喫煙者と非喫煙者の両方においてCOPDの進行を促進する共通の病原性メカニズムであることを示唆している(リポジトリ図7）。臨床的関連性を評価するために、COPD 患者からの公的に入手可能な単一細胞 RNA 配列データを分析しました。 COPD患者の肺胞マクロファージは、KP遺伝子を含むCTCF標的遺伝子の発現の変化を示した(リポジトリ図8）。これらの結果は、CK2依存性のCTCFの異常な活性化がCOPDにおけるマクロファージ媒介炎症を引き起こすことを示している。
レスベラトロールの副作用、急速な代謝、および光感受性を考慮して、スチルベノイド（オキシレスベラトロール、プテロスチルベン、ピセアタンノール、ピセアタンノール 3′-O-グルコシド、ピノスチルベン、ラポンチン、 [E]-2,3′,4,5′-テトラメトキシスチルベン、ゲイルサシン、およびレスベラトロール）は、マクロファージにおける PM 誘発性 CTCF クロマチン結合および酸化ストレスを阻害する能力について評価されています。ゲイルサシンとプテロスチルベンは、CTCF クロマチン結合の最も強力な抑制を示しました (リポジトリ図9）。 8 つの化合物は、PM に曝露された MH-S 細胞における ROS 産生を 50% 以上減少させました。ただし、ゲイルッサシンのみが、複数の正常細胞株 (MLE-12、RPE、MLg、および HT-22) 全体で細胞毒性を検出することなく、ROS と NO の両方の産生を阻害しました (リポジトリ図10）。ゲイルサシンは、PM誘導性CTCFスレオニンリン酸化とそのコヒーシンサブユニットとの結合、ならびにCTCF-コヒーシン複合体のクロマチン結合を減少させた（図1a;図1a; リポジトリ図。 11–12)、NAD+ レベルと SIRT1 活性が回復しました (リポジトリ図13）。 Glide XP (Schrödinger Release 2024-2) を介したインシリコドッキングでは、CTCF コヒーシン複合体 (PDB: 6QNX) よりも CK2 の ATP 結合部位 (PDB: 1JWH) へのゲイルサシンの結合が強く、ドッキング スコアはそれぞれ –10.422 および –4.567 であることが予測されました (図 1b; リポジトリ図14）。構造モデリングにより、ゲイルサシンはそのグリコシド部分とLeu45/Val116との間に水素結合、Asp175とのカルボキシル相互作用、およびCK2のLys68との塩橋を形成することが明らかになった（図1b）。 DARTS アッセイでは、ゲイルサシンは CK2 をタンパク質分解から保護しましたが、CTCF は保護しませんでした (リポジトリ図15）。組換え CK2 タンパク質を使用した in vitro キナーゼ アッセイでは、ゲイルサシンが CK2 キナーゼ活性を直接阻害することが実証されました (リポジトリ図16）。これらの結果は、ゲイルサシンがCTCFリン酸化とCTCF-コヒーシンクロマチン構築を抑制し、それによってPMに曝露されたマクロファージにおけるKP酵素発現とSIRT1活性を回復させるCK2阻害剤であることを特定した。
図1
PM誘発性COPD発症を抑制する強力で非毒性のCK2阻害剤としてゲイルサシンを発見。 ある ゲイルサシン処理によるCTCFリン酸化の制御。 MH-S 細胞を粒子状物質 (PM; 50 μg/mL) に 1 か月間曝露し、その後ゲイルサシン (G; 10 μM) の存在下または非存在下で PM で 24 時間処理しました。最終的なビヒクル（DMSO）濃度は、CK2のATP結合ポケット内のゲイルサシンのドッキングモデルでした。予測された結合モードは、ゲイルサシンとCK2のATP結合ポケット内の指定されたアミノ酸残基との間の潜在的な水素結合および/または塩橋を示しています。 c PM誘発性COPDのマウスモデルにおけるゲイルサシンの治療効果。 FVB マウスに PM (1.6 mg/kg) を週に 2 回、4 週間気管内注入しました。ガイルサシン (G; 40 mg/kg、強制経口投与、週 5 日) を、2 週間の PM 曝露後の 3 ～ 4 週目に投与しました。肺胞拡大は、示されたグループの平均線形切片 (MLI) によって定量化されました (平均 ± SD、 n= 7; ***pd ゲイルサシンの薬物動態プロファイル。 FVB マウスに経口投与した後のゲイルサシン (G) およびピノシルビン酸 (P) の血漿濃度 – 時間プロファイルを示します (平均 ± SD、 n= 6)。ゲイルサシン投与後のピノシルビン酸の血漿濃度は、「ゲイルサシンからの P」として表示されます。
ゲイルサシンの標的細胞を同定するために、ビヒクルまたはゲイルサシンで処理した PM 曝露マウスからの肺マクロファージ、線維芽細胞、および上皮細胞に対してフローサイトメトリー分析を実行しました。これらの中で、マクロファージは PM 誘発性の最大の増加を示しましたが、ゲイルサシンによって大幅に減少しました (リポジトリ図17）。さらに、ガイルサシンは、FACS で分類されたマクロファージにおける KP 酵素および炎症誘発性遺伝子発現における PM 誘発性の変化を逆転させましたが、上皮細胞や線維芽細胞では逆転しませんでした(リポジトリ図18）。これらの結果は、マクロファージがゲイルサシンの主な細胞標的であることを示しています。次に、PM 誘発性 COPD のマウスモデルにおけるゲイルサシンの治療効果を評価しました。 4週間のPM曝露は、肺胞拡大、マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）活性化、アポトーシス、酸化ストレス、粘液過剰分泌、気管支肺胞洗浄液（BALF）中の炎症誘発性サイトカインレベルの上昇を特徴とするCOPD様病理を誘発したが、これらはすべて2週目に開始した経口ゲイルサシン治療によって抑制された（図1c; リポジトリ図。 19–20）。 2週間の休薬期間単独、または2週目から休薬までの治療でも、PM誘発性の肺の悪化を防止した（リポジトリ図21）。キナーゼアッセイにより、PM に曝露された肺では CK2 活性が大幅に増加し、ゲイルサシン処理によって効果的に抑制されたことが明らかになりました (リポジトリ図19）。これらの所見は、ゲイルサシンが主にマクロファージを標的とした CK2/CTCF 経路の阻害を通じて、PM 誘発炎症と COPD の進行を軽減することを示しています。
ゲイルッサシンで処理したマウスの薬物動態分析により、そのアグリコンであるピノシルビン酸の血漿検出が明らかになり、生体内での脱グリコシル化が示されました（図1d）。ゲイルサシンと等モルのピノシルビン酸は両方とも 1 時間以内にピーク血漿レベルに達しました。しかし、ピノシルビン酸は半減期が長く、クリアランスが遅いことから、代謝安定性と生物学的利用能がより優れていることが示唆されました。 PM 誘発 COPD マウスでは、両方の化合物が COPD の進行を減少させました (リポジトリ図 22) 体重や血清 ALT、AST、BUN レベルに悪影響を与えることはありません (リポジトリ図23）。したがって、ゲイルッサシンとピノシルビン酸は忍容性が高く、抗炎症作用により PM 誘発性 COPD を効果的に軽減します。
要約すると、我々の結果は、PM誘発性COPD進行中にCK2媒介CTCFリン酸化とクロマチンリモデリングがマクロファージ駆動炎症を促進することを示している。アグリコン ピノシルビン酸は、優れた薬物動態学的特性と有効性を示しますが、水溶解度はゲイルサシンよりも低いです。全体として、ゲイルサシンは、PM 誘発性 COPD におけるマクロファージによる炎症を軽減するための有望な治療候補であるが、PM に曝露されたマウスにおけるその in vivo 効果はマクロファージのみに特異的ではない可能性がある。十分に立証されたPM曝露のある患者組織を使用して、PM誘発性COPDにおけるCTCFの役割を調査する将来の研究、ならびにCOPD患者または高リスク集団におけるゲイルサシンの有効性、薬物動態、および安全性の臨床評価が保証される。
1771894843
#スチルベノイドガイルッサシンはマクロファージにおける粒子状物質誘発性のクロマチンリモデリングを調節して慢性閉塞性肺疾患を抑制する
2026-02-24 00:15:00