産学官連携講座

システムズ薬理学Systems Pharmacology

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システムズ薬理学 / システムズ薬理学 /

ポストゲノムシークエンス時代に突入した２１世紀に、ゲノム創薬が重大な困難性に直面しています。すなわち現代医学が治せない難病（アンメットメディカルニーズ）に対する分子標的薬の成功率が低いことがわかりました。全く新しい治療薬(First in Class)は、創薬ターゲットを基盤としたリバース薬理学ではなく、むしろフェノタイプスクリーニングにより実現していることが明らかとなりました。そこで、この困難を克服するためのフェノミクス薬理学を可能とする新しい推進エンジンとしてゼブラフィッシュ創薬システムを創生し、真のシステムズ薬理学とフェノミクス個別化医療(図１Phenomics-Based Systems Pharmacology)を実現することをゴールとしております。システムズ薬理学は、薬理学とシステムズ生物学を統合した新しい革新的研究開発領域であり、現在なお不治の難病の治療を初めて可能にする医学最大のゴールに貢献します。

教　授
田中利男
学部担当科目
オミクス創薬科学
附属病院診療科
-
居室
総合研究棟Ⅱ ２階２２３室

研究・教育内容

医学研究は，従来よりマウスなど優れた哺乳類をモデル生物として選択活用することにより発展して来ましたが、２１世紀ポストゲノムシークエンス時代に突入し、ゲノムワイドな統合オミクス解析の必要性や動物愛護管理法に対する対応等により新しい医学研究用モデル生物の必要性が、世界的にも急激に高まって来ました。その過程で、脊椎動物であるゼブラフィッシュの医学研究における活用が、最近１０年間で国際的にも著しい展開を示しており、世界の主な医科大学で、巨大なゼブラフィッシュ研究基盤が構築されています。さらに、ゼブラフィッシュは大量の受精卵製造が可能で、臓器形成が速く、発生早期に全身が透明である等数多くの利点があり、従来の発生生物学に加えヒト疾患モデル動物として医学研究に活用されつつあり医学の新しいモデル生物として確立されています。そこで、システムズ薬理学では、このゼブラフィッシュを、独自の研究領域であるフェノミクス創薬(図１Phenomics-Based Systems Pharmacology)において世界で初めて導入して、ゼブラフィッシュ創薬科学(図２ゼブラフィッシュ創薬の研究開発戦略)を構築してきました。システムズ薬理学講座は、当初医学系研究科プロジェクト研究室として平成２５(2013)年１月1日に設置され、約３年間は、主に小型魚類（ゼブラフィッシュ）をモデル生物として、薬理学、ゲノム医学、情報科学を融合し、薬理学とシステムズ生物学を統合した新しい研究開発領域として、多数の国際的学術誌原著論文などの成果を発信し、全国的なゼブラフィッシュ創薬研究会を組織してきました。平成２８(2016)年４月１日からは、新しく産学官連携講座システムズ薬理学として、現在までの研究成果や産学官連携の実績を基盤に、さらに多面的な研究領域を展開して、世界のゼブラフィッシュ創薬に貢献します。さらに、２０１９年にはICH（日米EU医薬品規制調和国際会議）ガイドラインにゼブラフィッシュが導入されることから、医薬品規制科学にも不可欠のモデル動物となりつつありその国際的品質管理研究にも貢献します。

画像1
図１ Phenomics-Based Systems Pharmacology
画像2
図２　ゼブラフィッシュ創薬の研究開発戦略

研究業績

  1. Activation of Sterol Regulatory Element Binding Factors by Fenofibrate and Gemfibrozil Stimulates Myelination in Zebrafish.
    Ashikawa Y, Nishimura Y, Okabe S, Sasagawa S, Murakami S, Yuge M, Kawaguchi K, Kawase R, Tanaka T.
    Front Pharmacol. 2016 Jul 11;7:206.

  2. Downregulation of GSTK1 Is a Common Mechanism Underlying Hypertrophic Cardiomyopathy.
    Sasagawa S, Nishimura Y, Okabe S, Murakami S, Ashikawa Y, Yuge M, Kawaguchi K, Kawase R, Okamoto R, Ito M, Tanaka T.
    Front Pharmacol. 2016 Jun 14;7:162.

  3. Comparative Transcriptome Analysis Identifies CCDC80 as a Novel Gene Associated with Pulmonary Arterial Hypertension.
    Sasagawa S, Nishimura Y, Sawada H, Zhang E, Okabe S, Murakami S, Ashikawa Y, Yuge M, Kawaguchi K, Kawase R, Mitani Y, Maruyama K, Tanaka T.
    Front Pharmacol. 2016 Jun 7;7:142.

  4. EP300 Protects from Light-Induced Retinopathy in Zebrafish.
    Kawase R, Nishimura Y, Ashikawa Y, Sasagawa S, Murakami S, Yuge M, Okabe S, Kawaguchi K, Yamamoto H, Moriyuki K, Yamane S, Tsuruma K, Shimazawa M, Hara H, Tanaka T.
    Front Pharmacol. 2016 May 19;7:126.

  5. In Vivo Detection of Mitochondrial Dysfunction Induced by Clinical Drugs and Disease-Associated Genes Using a Novel Dye ZMJ214 in Zebrafish.
    Sasagawa S, Nishimura Y, Koiwa J, Nomoto T, Shintou T, Murakami S, Yuge M, Kawaguchi K, Kawase R, Miyazaki T, Tanaka T.
    ACS Chem Biol. 2016 Feb 19;11(2):381-8.

  6. Pharmacological profiling of zebrafish behavior using chemical and genetic classification of sleep-wake modifiers.
    Nishimura Y, Okabe S, Sasagawa S, Murakami S, Ashikawa Y, Yuge M, Kawaguchi K, Kawase R, Tanaka T.
    Front Pharmacol. 2015 Nov 3;6:257.

  7. Systems pharmacology of adiposity reveals inhibition of EP300 as a common therapeutic mechanism of caloric restriction and resveratrol for obesity.
    Nishimura Y, Sasagawa S, Ariyoshi M, Ichikawa S, Shimada Y, Kawaguchi K, Kawase R, Yamamoto R, Uehara T, Yanai T, Takata R, Tanaka T.
    Front Pharmacol. 2015 Sep 15;6:199.

  8. In vivo selective imaging and inhibition of leukemia stem-like cells using the fluorescent carbocyanine derivative, DiOC5(3).
    Zhang B, Shimada Y, Kuroyanagi J, Ariyoshi M, Nomoto T, Shintou T, Umemoto N, Nishimura Y, Miyazaki T, Tanaka T.
    Biomaterials. 2015 Jun;52:14-25.

  9. Quantitative phenotyping-based in vivo chemical screening in a zebrafish model of leukemia stem cell xenotransplantation.
    Zhang B, Shimada Y, Kuroyanagi J, Umemoto N, Nishimura Y, Tanaka T.
    PLoS One. 2014 Jan 15;9(1):e85439.

  10. Identification of a novel indoline derivative for in vivo fluorescent imaging of blood-brain barrier disruption in animal models.
    Nishimura Y, Yata K, Nomoto T, Ogiwara T, Watanabe K, Shintou T, Tsuboyama A, Okano M, Umemoto N, Zhang Z, Kawabata M, Zhang B, Kuroyanagi J, Shimada Y, Miyazaki T, Imamura T, Tomimoto H, Tanaka T.
    ACS Chem Neurosci. 2013 Aug 21;4(8):1183-93.

PubMed