放射光フーリエ変換赤外顕微分光法を用いた慢性アレルギー性気道疾患のマウスモデルにおける実験化合物の分子機構の解明

Investigation of molecular mechanisms of experimental compounds in murine models of chronic allergic airways disease using synchrotron Fourier-transform infrared microspectroscopy.

• Nadia Mazarakis
• Jitraporn Vongsvivut
• Keith R Bambery
• Katherine Ververis
• Mark J Tobin
• Simon G Royce
• Chrishan S Samuel
• Kenneth J Snibson
• Paul V Licciardi
• Tom C Karagiannis

抄録

オバルブミン誘発性慢性アレルギー性気道モデルは、喘息などの慢性アレルギー性気道疾患の前臨床治療法を検討するための確立されたモデルである。本研究では、レスベラトロール（RV）、リラクシン（RLN）、L-スルフォラファン（LSF）、バルプロ酸（VPA）、トリコスタチンA（TSA）などの抗喘息作用を有する化合物の効果を、慢性アレルギー性気道疾患の予防・治療モデルを用いて検討した。私たちは、これらの実験化合物の作用機序を解明するために、フォーカルプレーンアレイ（FPA）と放射光フーリエ変換赤外（S-FTIR）顕微分光法を用いた新しい分析手法を開発しました。S-FTIR顕微分光法は、典型的な生物学的効果のほかに、核酸やタンパク質のアセチル化の変化を検出することができました。さらに、評価した各実験化合物によって誘導されるコラーゲン沈着の減少を検証した。これは従来の組織学的手法で観察されていたが、S-FTIR法は、存在するコラーゲンの種類を識別できるという利点がある。より一般的には、S-FTIRおよびFPA-FTIRイメージング技術は、新規喘息治療薬のメカニズムをよりよく理解することを可能にするために、潜在的な有用性を強調している。

The ovalbumin-induced (OVA) chronic allergic airways murine model is a well-established model for investigating pre-clinical therapies for chronic allergic airways diseases, such as asthma. Here, we examined the effects of several experimental compounds with potential anti-asthmatic effects including resveratrol (RV), relaxin (RLN), L-sulforaphane (LSF), valproic acid (VPA), and trichostatin A (TSA) using both a prevention and reversal model of chronic allergic airways disease. We undertook a novel analytical approach using focal plane array (FPA) and synchrotron Fourier-transform infrared (S-FTIR) microspectroscopic techniques to provide new insights into the mechanisms of action of these experimental compounds. Apart from the typical biological effects, S-FTIR microspectroscopy was able to detect changes in nucleic acids and protein acetylation. Further, we validated the reduction in collagen deposition induced by each experimental compound evaluated. Although this has previously been observed with conventional histological methods, the S-FTIR technique has the advantage of allowing identification of the type of collagen present. More generally, our findings highlight the potential utility of S-FTIR and FPA-FTIR imaging techniques in enabling a better mechanistic understanding of novel asthma therapeutics.