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岐阜薬科大学博士（薬科学）2021年度doctoral thesi

矢古宇 , 智弘

35574

ヤコウ, トモヒロ

博 士 論 文 要 旨 
 
加齢に伴うミトコンドリア及び脂肪滴の変化が 
網膜色素上皮に及ぼす影響に関する研究 
 
矢古宇 智弘 
 
 
網膜色素上皮 (RPE) は、神経網膜への栄養伝達、光受容後の視細胞外節や眼内で
生じる老廃物の除去を行うことで眼内の恒常性を維持している。萎縮型加齢黄斑変
性は、RPE の萎縮と機能低下を主病変とする疾患であるが、病態形成機序について
は十分に解明されておらず、治療法の創出に至っていない。本研究では萎縮型加齢
黄斑変性の最大のリスクファクターである加齢に着目し、老齢マウスで生じる細胞
内小器官の変化を同定し、病態機序解明や新規治療標的の探索を目的に研究を行っ
た。まず、老齢マウスの眼組織における細胞内小器官の変化を検討した。次に、形
態変化が見られたミトコンドリアに着目し、ミトコンドリアダイナミクスが網膜色
素上皮細胞の機能及び細胞障害に及ぼす影響を検討した。最後に、脂肪滴が網膜色
素上皮細胞の機能に及ぼす影響について検討を行った。 
 
1. 加齢に伴った眼組織におけるミトコンドリアダイナミクスの変化 
 若齢マウス及び老齢マウスの眼組織におけるミトコンドリアダイナミクス関連
因子を比較検討した。老齢マウスの RPE-脈絡膜複合体においてミトコンドリアの
分裂に関わる Drp1 の発現が増加し、RPE のミトコンドリアの断片化が観察された。
また、ARPE-19細胞に対して視細胞外節を処置すると、ミトコンドリアの分裂が亢
進した。さらに、ミトコンドリア分裂阻害剤 Mdivi-1 を処置することで、ARPE-19
細胞による視細胞外節の貪食が亢進した。 
 
 
2. ミトコンドリア分裂抑制による酸化ストレスからの細胞保護作用 
 酸化ストレス誘発 ARPE-19 細胞死におけるミトコンドリアダイナミクスの関与
を検討した。H2O2誘発 ARPE-19 細胞障害においてミトコンドリアの分裂が亢進し
た。障害に伴い、シトクロム C の細胞質への放出、ミトコンドリア機能の低下、細
胞内活性酸素種の産生が亢進したが、これらは Mdivi-1 を処置することで抑制され
た。また、H2O2誘発 ARPE-19細胞障害は、Mdivi-1及び Drp1 siRNA 処置により抑
制された。以上より、萎縮型加齢黄斑変性で認められる網膜色素上皮細胞における
ミトコンドリアの分裂に酸化ストレスが関与し、ミトコンドリア分裂阻害が酸化ス
トレスによる網膜色素上皮障害を抑制し得ることを明らかにした。 
 
3. 脂肪滴が網膜色素上皮の機能に及ぼす影響 
 脂肪滴が RPE の機能に及ぼす影響を検討した。老齢マウスの RPE-脈絡膜複合体
において、脂肪滴膜タンパク質の発現増加、並びに RPE 内における脂肪滴の蓄積が
観察された。オレイン酸添加により ARPE-19細胞内に脂肪滴形成を促進すると、生
存活性に影響を与えず ARPE-19細胞の貪食能を低下させた。また、脂肪滴形成阻害
剤 Triacsin C を処置すると、貪食能の低下及び細胞内活性酸素種産生が抑制された。
以上より、RPE 内の脂肪滴蓄積が RPE の機能低下を引き起こすことを明らかにし
た。 
 
本研究から、加齢に伴い RPE のミトコンドリア分裂や脂肪滴蓄積が生じ、これら
の変化が RPE の機能低下や細胞障害を惹起する可能性が示された。以上、網膜色素
上皮のミトコンドリアの恒常性及び脂肪滴蓄積の制御が萎縮型加齢黄斑変性の予
防及び治療の標的となり得ることが示唆された。 
 
【略語】 
RPE: Retinal pigment epithelium    Drp1: Dynamin-related protein 1 
Mdivi-1 : Mitochondria division inhibitor 1 
 
論文審査結果の要旨 
 
氏名（本籍） 矢古宇 智弘 （ 栃木県 ） 
学位の種類 博士（薬科学） 
学位記番号 甲 第３１号 
学位授与年月日 令和４年３月１０日 
学位授与の条件 学位規則第４条第１項該当者 
学位論文の題名 
加齢に伴うミトコンドリア及び脂肪滴の変化が網膜色素上皮に及
ぼす影響に関する研究 
論文審査委員 
（主査） 原 宏和 
（副査） 五十里 彰 
（副査） 腰塚 哲朗 
 
 本研究は、萎縮型加齢黄斑変性のリスクファクターの一つである加齢に着目し、加
齢に伴って網膜色素上皮で生じるミトコンドリアおよび脂肪滴の変化と、これらの変
化が網膜色素上皮の機能に及ぼす影響を検討したものである。老齢マウスの網膜色素
上皮では、ミトコンドリアダイナミクス関連因子の発現増加とミトコンドリア分裂の
亢進が観察された。また、ミトコンドリアの分裂は、視細胞外節の取り込みにより生
じ、ミトコンドリア分裂を抑制することで網膜色素上皮の貪食能は亢進した。次に、
酸化ストレスによる細胞障害とミトコンドリア分裂との関連性を検討した。網膜色素
上皮細胞株に酸化ストレスを負荷するとミトコンドリア分裂が亢進したが、この分裂
を阻害することにより細胞保護作用が認められた。最後に、細胞内脂肪滴に着目し、
脂肪滴形成が網膜色素上皮の機能に及ぼす影響を検討した。老齢マウスの網膜色素上
皮では脂肪滴が観察された。さらに、網膜色素上皮細胞株を用いた in vitro 実験にお
いて、実験的に脂肪滴形成を促進させることにより網膜色素上皮細胞の貪食能は低下
したが、これを阻害することで貪食能の低下が抑制された。 
以上より、本研究は、萎縮型加齢黄斑変性の新規予防・治療標的の探索に寄与する
ことから、博士 (薬科学) の論文として価値あるものと認める。 
 


加齢に伴うミトコンドリア及び脂肪滴の変化が網膜色素上皮に及ぼす影響に関する研究

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岐阜薬科大学博士（薬学）2021年度doctoral thesi

髙橋 , 慶

35572

タカハシ, ケイ

網脈絡膜変性病態におけるプログラニュリンの役割に関する研究

前島 , 咲

35578

マエジマ, サキ

博 士 論 文 要 旨 
 
分子状ヨウ素を利用した可視光駆動型精密ラジカル反応による 
ラクトン骨格構築法の開発 
 
前島 咲 
 
 
申請者は、可視光による典型元素の活性化を基軸とした新規光分子変換反応の開発
を行っている。本研究では特に、優れた可視光応答性を示す“ヨウ素”に着目し、ヨ
ウ素の光化学的活性化を駆動力とした医薬品含有複素環化合物の迅速光合成法を開
発した。すなわち、分子状ヨウ素とオレフィン類に対し、室温下、可視光を外部照射
することで高い求電子性を有するvic-diiodide活性種の生成を見出し、この活性種が
様々な反応剤と新規結合形成可能な高反応性化学種であることを明らかにした。反応
系中で生成したvic-diiodide活性種は、カルボニル化合物やアミンと反応させること
でオレフィンの二官能基化反応が進行し、医薬品構造に頻出のラクトン誘導体をワン
ポットで合成できる多様性指向型ラクトン骨格構築法を新たに開発した。本手法を用
いることで、これまでに6種類のラクトン骨格を構築できることを実証している。 
本博士論文では、多置換γ-ブチロラクトン、γ-スピロラクトン、γ-イミノラク
トンの迅速光合成法について詳述する。 
 
1. 分子状ヨウ素と可視光を用いた多置換γ-ブチロラクトン迅速合成法の開発研究 
分子状ヨウ素は、可視光程度の小さい光エネルギーにも優れた応答性を示し、容易
に結合開裂してヨウ素ラジカルを発生させることが可能である。申請者はこの現象を
利用し、光ヨウ素化反応を介したオレフィン類の求電子的活性化、ならびに求核剤と
の連続的な分子間付加－環化反応を進行させることで、多置換γ-ブチロラクトンの
ワンポット合成を達成した。すなわち、分子状ヨウ素存在下、スチレンとマロン酸エ
ステル誘導体に対し汎用の蛍光灯からの可視光を外部照射し、室温中で反応を行った
ところ良好な収率で多置換γ-ブチロラクトンを形成することを見出した。本反応は
スチレン類だけでなく、脂肪族オレフィンにも適用可能であること、また多様なカル
ボニル求核剤を用いることができるなど、広い基質適用範囲を有することが分かっ
た。興味深いことに、条件検討を進める中で、塩基として水酸化カルシウムなどのア
ルカリ土類金属塩基を用いると、cisジアステレオ異性体が優先して形成されること
が判明した。さらに炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩基を用い、水を添加した条
件ではtransジアステレオ異性体が優先して形成されることも明らかになり、反応条
件の差異による立体選択性の制御法もラクトン合成法とともに見出した。この反応条
件の差異による立体選択性の発現の主要因については種々の対照実験に基づく知見
から、環化様式や中間体の違いなどにより生じると考察している。また、反応の鍵中
間体と推察されるvic-diiodide活性種については、分子状酸素、ラジカルクロック等
ラジカル捕捉剤を用いた検討や、カチオン性ヨウ素源との比較実験を踏まえて、本活
性種が可視光照射時にのみ生成することを実験的に明らかにした。 
 
2. 分子状ヨウ素と可視光を用いたγ-スピロラクトン迅速合成法の開発研究 
上述の多置換γ-ブチロラクトン合成反応を利用することで、スピロラクトン骨格
も構築可能であることも判明した。すなわち、マロン酸エステル誘導体の代わりに環
状β-ケトエステルを求核剤として用いることで同様の反応が進行し、γ-スピロラク
トンを良好な収率で得た。また、本反応には水の添加が極めて重要であり、塩基の溶
解性を高めるだけでなく、環化反応を効率的に促進することが分かった。 
 
3. 分子状ヨウ素と可視光を用いたγ-イミノラクトン３成分合成反応の開発研究 
イミドエステルは反応性に富む塩基性の官能基で合成化学的に重要な化合物であ
る。特に環状イミドエステルはイミノラクトンとも呼ばれ、医薬品の母骨格に多く存
在し強い生理活性を有することが知られている。しかし、イミノラクトンの合成法に
関する研究は報告数が少なく、現在報告されている手法では基質適用範囲の狭さや、
過酷な反応条件を要するなど、ラクトン合成法と比較して未だ多くの課題を残してい
る。そこで申請者は、上述した２成分間での分子間ラクトン化反応を応用し、分子状
ヨウ素存在下、オレフィン類に対しマロン酸エステル誘導体とアミンの２種類を反応
剤として用い、可視光を照射し反応させたところ良好な収率でγ-イミノラクトンを
得た。種々の対照実験の結果、反応系中でのアミド化合物の生成よりも、vic-diiodide
活性種が鍵中間体として分子骨格構築に寄与していることが明らかになった。本反応
は、基質の事前調製を必要としないだけでなく、アミンとオレフィン類をそれぞれ単
独で分子骨格に組み込むことを実現した、新規性の高い方法論であると言える。 
 
以上、申請者は分子状ヨウ素の光化学的活性化を介し、オレフィン類を高反応性化
学種であるvic-diiodide活性種へと変換することで、多様なラクトン骨格をワンポッ
トで構築する多様性指向型－新規光分子変換反応を確立した。 
 
論文審査結果の要旨 
 
氏名（本籍） 前島 咲 （ 山梨県 ） 
学位の種類 博士（薬科学） 
学位記番号 甲 第３５号 
学位授与年月日 令和４年３月１０日 
学位授与の条件 学位規則第４条第１項該当者 
学位論文の題名 
分子状ヨウ素を利用した可視光駆動型精密ラジカル反応によるラ
クトン骨格構築法の開発 
論文審査委員 
（主査） 永澤 秀子 
（副査） 大山 雅義 
（副査） 井川 貴詞 
 
本研究ではクリーンで安全な新規光分子変換反応開発を目指して、特に、優れた可
視光応答性を示す分子状ヨウ素に着目し、可視光とヨウ素の協働作用を利用した多様
性指向型ラクトン合成法の開発に取り組んだ。まず、分子間付加―環化反応による多
置換γ―ブチロラクトンの立体選択的な迅速合成法を確立した。その過程で、可視光
によって生じたヨウ素ラジカルのオレフィンへの逐次付加によってビシナルジヨウ素
化中間体（vic-diiodide）が生成し、分子間求核置換と続く分子内環化反応によってワ
ンポットでラクトン骨格を形成することを明らかにした。vic-Diiodide は非常に不安
定であり、その同定は困難であったが、多面的な反応機構解析により十分な検証がな
されている。このようなユニークで化学的有用性が高い新規高反応性活性種を創出し
た点は、独創的であり高く評価される。次いで、この反応を基盤として、環状β―ケ
トエステルを求核剤とするγ―スピロラクトン骨格構築法、さらには、マロン酸、オ
レフィン及びアミンの３成分連結イミノラクトン化反応へと展開した。以上のように、
本反応は医薬品や天然物の多くに含まれる多様なラクトン類を迅速に構築できること
から、合成化学上有用であり、環境調和性も兼ね備えた優れた手法といえる。よって、
博士（薬科学）の学位論文として十分価値あるものと認める。 


分子状ヨウ素を利用した可視光駆動型精密ラジカル反応によるラクトン骨格構築法の開発

岐阜薬科大学博士（薬学）2022年度doctoral thesi

近藤, 有

35585

コンドウ, ユウ

がん薬物療法および支持療法に用いる薬剤の費用対効果に関する研究

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