@phdthesis{oai:muroran-it.repo.nii.ac.jp:02000220,
 author = {島森 圭弥},
 month = {2025-03-22, 2025-03-22, 2024-05-23},
 note = {プロテイノパチーは、凝集性タンパク質が細胞内外で凝集し生体内に沈着する病態である。とりわけ、プロテイノパチーの一種であるアルツハイマー病 (AD) は世界中で患者数が著増しており、今後もさらなる増加が見込まれる。脳内にamyloid-β (Aβ) 凝集体が蓄積することがADの主な発症原因と考えられており、認知機能低下が現れる２０年前から蓄積が始まる。そこで本研究では、発症以前の日常的なタンパク質凝集阻害活性物質の摂取により、ADを含むプロテイノパチーを予防するアプローチに着目した。我々の研究室は以前、量子ドットを活用したAβ凝集阻害活性評価法である、微量ハイスループットスクリーニング (MSHTS) 法を開発し、チリメンアオジソ葉抽出物が高いAβ凝集阻害活性を有することを明らかにした。
本研究では、まずチリメンアオジソのAβ凝集阻害活性を向上させる栽培方法および収穫時期の解明を試みた。北海道内の各圃場において異なる土壌条件でチリメンアオジソを栽培し、それら抽出物のAβ凝集阻害活性を自動化MSHTS法により評価した。その結果、開花直前のチリメンアオジソの抽出物が最も高い活性を示し、また栽培条件においては風の付与、適切な窒素の施肥、収穫直前における水やりの停止が活性を向上させた。そのため、これら4つのファクターが高い活性を有する抽出物の作成に重要であることを示した。次に、得られた高活性抽出物がAβにより誘導される各種細胞への影響を抑制するか評価した。まず神経モデル細胞であるPC12細胞を神経成長因子により48 h処理し、突起長を計測したところ、Aβにより誘導される突起伸長を抽出物が抑制した。また、抽出物はヒト脳微小血管内皮細胞のAβ処理により誘導される細胞死を有意に抑制した。さらに、MSHTS法をAβ以外の凝集性タンパク質にも適用し本抽出物を評価したところ、tau、α-synuclein、amylin、serum amyloid Aの凝集に対しても阻害活性を示した。
以上より、本研究はチリメンアオジソのAβ凝集阻害活性を向上させる栽培条件を提示し、得られた高活性抽出物が持つAβによる各種細胞毒性に対する保護効果を裏付けた。さらに、抽出物はAβだけでなく複数のタンパク質に対し凝集阻害活性を示し、全身を対象としたプロテイノパチーの予防に貢献する可能性を示した。本研究のアプローチは他の食用植物に応用可能であり、日常の食事によりADを含むプロテイノパチーを予防する戦略に寄与する, Proteinopathy is a pathology in which proteins aggregate inside and outside of cells, and these are deposited in the body. In particular, patients with Alzheimer's disease (AD), a type of proteinopathy, have been increasing significantly worldwide, a trend that is expected to continue in the future. The main pathogenesis of AD is the accumulation of amyloid-β (Aβ) aggregates in the brain, a process that begins about 20 years before the onset of cognitive decline. This study focused on a strategy to prevent proteinopathies, including AD, by daily intake of substances with protein aggregation inhibitory activity, prior to the onset of AD. Previously, our laboratory developed a method to evaluate Aβ aggregation inhibitory activity using quantum dots, a microliter-scale high-throughput screening (MSHTS) system, and found that Perilla frutescens var. crispa leaf extract had high activity.
I initially attempted to assess the optimal harvesting time and cultivation conditions to enhance the Aβ aggregation inhibitory activity of Perilla. P. frutescens var. crispa plants were cultivated in different fields around Hokkaido, Japan, and the automated MSHTS method was used to evaluate the Aβ aggregation inhibitory activity of their EtOH extracts. The results show that the activity was highest just before flowering and enhanced by wind, appropriate nitrogen fertilization, and drying soil. These factors effectively increase Aβ aggregation inhibitory activity. Next, to evaluate whether the extract cancels the effect induced by Aβ on cells, the neurite length of PC12 cells, a neural model cell, was measured after 48 h of treatment with nerve growth factor. The results showed that the extract suppressed Aβ-induced elongation of neurites. The extract also significantly suppressed Aβ-induced cell death of human brain microvascular endothelial cells. Furthermore, when the MSHTS system was applied to aggregation proteins other than Aβ, the extract inhibited the aggregation of tau, α-synuclein, amylin, and serum amyloid A.
This study provided a set of cultivation conditions that enhanced the Aβ aggregation inhibitory activity of P. frutescens var. crispa and demonstrated that the obtained highly active extract protects various cells from Aβ toxicity. Furthermore, the extract displayed aggregation inhibitory activity not only for Aβ but also for several proteins, indicating its potential to contribute to the prevention of systemic proteinopathies. An approach similar to that employed in this study can be applied to any edible plant and holds promise as a strategy to prevent proteinopathies, including AD, by daily diet.},
 school = {室蘭工業大学, Muroran Institute of Technology},
 title = {チリメンアオジソのアミロイド凝集阻害活性を向上させる栽培条件の探索と細胞毒性に対する保護効果},
 year = {}
}