BETonMACE：BETs、すなわち、エピジェネティックメディエーター標的大規模な心血管試験

Effect of Apabetalone Added to Standard Therapy on Major Adverse Cardiovascular Events in Patients With Recent Acute Coronary Syndrome and Type 2 Diabetes
A Randomized Clinical Trial
Kausik K. Ray, et al. ; for the BETonMACE Investigators and Committees
JAMA. Published online March 27, 2020. doi:10.1001/jama.2020.3308
https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2763951





Apabetaloneは、bromodomain and extraterminal protein inhibitorであり、アテローム血栓症に関連する経路に対して良好な効果を示す可能性があると考えられている。第2相臨床試験のデータをプールした結果、臨床的に良好な効果が得られることが示唆されている。

bromodomainはヒストンのアセチル化リジンを認識し，制御タンパク質を集めてクロマチン構造や遺伝子発現を制御する機能が知られているタンパク質ドメインです。bromodomain繰り返し配列および特異的末端配列を持つBET（bromodomain and extra-terminal）ファミリータンパク質としてBRD2，BRD3，BRD4，BRDTが知られており，炎症関連遺伝子発現，細胞分裂，ウイルス／宿主相互作用などの様々な細胞内プロセスにおいて重要な役割を果たしています。 https://www.funakoshi.co.jp/contents/6871

序文：

エピジェネティクスとは、クロマチンが環境に応じて化学修飾を受け、転写に影響を与えるプロセスのことです。そのような変更の一つは、ヒストンタンパク質上のリジン残基のアセチル化です。ブロモドメインおよび末端タンパク質は、アセチル化されたリジン残基を検出して結合し、それによってクロマチンと転写機械の間に分子の足場を形成するエピジェネティックな "reader"のファミリーである。　ブロモドメインおよび末端外タンパク質の Recruitmentは、動脈硬化におけるmaladaptive response（不適応応答）をドライブする遺伝子発現を促進し、炎症、oxidation、補体活性化、血栓形成を促進する可能性がある。Small-molecule bromodomain and extraterminal protein inhibitorは、アテローム性動脈硬化症を含む疾患状態において治療の可能性を秘めている。これらの阻害剤は、 bromodmainとextraterminal protein内の dual　bromodomainに結合し、、クロマチンから排除し、その結果、maladaptive gene expressionを減衰させる可能性がある。

Apabetalone は、bromodomain 2に選択的に結合する経口bromodomain and extraterminal inhibitorであり、特にアテローム血栓症に関連している可能性があるbromodomain 2に選択的に結合する。
アパベトアロンを用いた初期の臨床試験では、血漿リポタンパク質と冠動脈硬化性プラークの体積と形態に中程度の効果が認められた。 798名の患者を含む3つのプラセボ対照第2相試験のプール解析では、特に2型糖尿病、高感度C反応性タンパク質レベルの上昇、高密度リポタンパク質（HDL）コレステロールレベルの低さなど、ブロモドメインと末端末端活性の亢進に関連した疾患を有する患者において、アパベトアロンによる主要な心血管系有害事象の減少が示唆された。  この無作為化試験は、最近の急性冠症候群、2型糖尿病、低HDLコレステロール値を有する患者を対象に、標準治療を背景に、アパベトアロンがプラセボと比較して心血管イベントを減少させるかどうかを検証することを目的としたものである。

---

質問

最近の急性冠症候群患者において、標準治療にアパベトアロン（ブロモドメインおよび末端タンパク質の選択的阻害薬）を追加した場合、重篤な心血管系有害事象のリスクは低下するか？

知見

急性冠症候群、2型糖尿病、低高密度リポ蛋白コレステロール値の患者2425人を対象としたこの無作為化臨床試験では、アパベトアロンをプラセボと比較して標準治療に追加して投与しても、心血管死、非致死的心筋梗塞、脳卒中のリスクを有意に低下させなかった（それぞれ10.3％対12.4％、ハザード比0.82）。

意義

アパベトアロンは急性冠症候群後の主要な心血管系有害事象を有意に減少させなかった。

---

結論から先に言えば治療効果示せなかった訳だが・・・

過去の暴露事象の記録から将来の反応が促進される生物学的記憶が細胞や器官に残っている。遺伝子発現時この記憶が正常な機能と適応応答を定義する協調的な転写プログラムを生じ、効率的で統合された遺伝子発現が不可欠であり、感染症に対する炎症反応や損傷後の組織修復で明らかなように、細胞記憶は慢性疾患の状態を促進する可能性がある。細胞記憶はまた、炎症や傷害を含む不適応応答を伝播させる危険因子によって、アテローム性動脈硬化などの慢性疾患状態を促進する可能性がある。

エピジェネティクスは生物学的記憶を可能にする。スプール状のヒストン蛋白質の周りにDNAのタイトな巻き上げはスペースを節約しますが、転写は、遺伝子とその調節領域へのアクセスを可能にし、クロマチンに開くために、この複合体を必要とする。歩道に沿って標識を掲示するように、ヒストン上にマークを配置すると、特定の刺激の後にオンまたはオフにする遺伝子を指定し、記録することができる。単純に分解すると、エピジェネティクスは、ライターと消しゴム、どちらかのヒストンマークを配置または削除する酵素、また、転写機械の組み立てを容易にするためにヒストンマークに結合するタンパク質であるリーダーが含まれています。  bromodomain and extraterminal-containing (BET) family—BRD2, BRD3, and BRD4 は、アセチル化リジンヒストンマークと結合して、疾患状態に関与するものを含む転写プログラムを調整するエピジェネティックリーダータンパク質である。

https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2763949


2型糖尿病，低レベルの高密度リポ蛋白コレステロール（HDL-C），およびrecent 急性冠症候群（ACS）を有する患者2425人への心血管疾患転帰に対するBET阻害剤アパベトアロン（RVX-208）とプラセボの治療の効果について検討
BETonMACEは、BETs、またはエピジェネティックメディエーターを標的とした最初の大規模な心血管試験

心血管疾患に対するET阻害薬のBETonMACE試験は、より深く検討する必要がある。第2相試験の有益性を過度に楽観的に見積もったために、有効性を証明するために必要とされるよりも小規模な試験が実施された可能性がある。

一方

多くの異なるBET阻害剤が開発中で、 ApabetaloneはBETの2つのブロモドメインのうち2番目のブロモドメイン（BD2）を阻害作用、BD2選択的阻害剤はデュアルブロモドメイン（BD1とBD2）阻害とは異なる。BETonMACE におけるBET-directed gene阻害をapabetaloneが阻害するかどうかの基本的疑念があるにもかかわらず、US Food and Drug Administrationは、治療的BET抑制の興味あり潜在的な可能性、ユニークさでapabetalone “breakthrough therapy designation” とgrantを与えた（軽薄さ）。ただ、apabetaloneがエピジェネティックな治療法の約束を果たすことができるかどうかは不明であるが、転写プログラムのエピジェネティックな制御に関与する様々なターゲットによって提示された機会は、さらなる検討の価値がある

---

https://www.bing.com/videos/search?q=bromodomain+and+extraterminal+protein+inhibitor&&view=detail&mid=E211FE4B3D7579E32EEBE211FE4B3D7579E32EEB&&FORM=VRDGAR&ru=%2Fvideos%2Fsearch%3Fq%3Dbromodomain%2Band%2Bextraterminal%2Bprotein%2Binhibitor%26FORM%3DHDRSC3

bromodomain and extraterminal protein inhibitor

AHRR低メチル化は、肺機能低値、肺機能減衰、呼吸器症状と関連

AHRR(cg05575921)の低メチル化と肺機能とその推移、呼吸器症状の検討


エピジェネティックは、DNAシークエンスの変化を伴わないmeiotical、mitoticalな遺伝性変化で、DNAメチル化やヒストン修飾などの変化で、monogenicもしくはmulti-factorialな疾患と関与する。アルコール、喫煙などの生活習慣、大気汚染などがこれに関与。AHRR遺伝子のhypomethylationは、喫煙暴露にて、epigenome wide association研究での確たる知見で、"hypomethylation at cg05575921"が受動喫煙、母胎からの喫煙影響を含め知見が蓄積している。一方、肺機能、肺機能低下、呼吸器症状へ影響を与えるもっとも重篤なライフスタイル要素は喫煙である。
AHRR hypmethylationはCOPD、重度COPD増悪リスクと相関、しかし、肺機能、肺機能減衰への影響は不明であった



AHRR hypomethylationを喫煙のバイオマーカーとして肺機能、呼吸器症状と関連するという仮説検証

結論は、AHRR低メチル化は、肺機能低値、肺機能減衰、呼吸器症状と関連とのこと

AHRR hypomethylation, lung function, lung function decline, and respiratory symptoms
Jakob B. Kodal, et al.
European Respiratory Journal 2018; DOI: 10.1183/13993003.01512-2017



Copenhagen City Heart Study、1991-1994、9113名
バイサルファイト処理白血球DNA、採血時スパイロメトリ
さらに、肺機能を 2001-2003年再測定 4532名


横断的に、methylation extent 10%減少は、喫煙を含む多変量補正後FEV1 z-score 0.2低下と関連　(95% 信頼区間:0.1–0.2)


Hypomethylation は、FVC、FEV1/FVCに関してもz-score低下と相関

最小vs最大3分位比較前向き解析では、FEV1/身長³の急速な低下を示す　 interaction=0.003、同様、FVC/身長³(p=0.01)。しかし、FEV1/FVCでは示さない(p=0.08)
methylation extent10％低下あたりの多変量補正オッズ比は、慢性気管支炎で1.31(1.18–1.45)、呼吸器症状全般で 1.21(1.13–1.30)

---

Aryl-hydrocarbon receptor repressor:AHRR

この受容体結合パートナーであるaryl hydrocarbon receptor nuclear translocator (ARNT)の結合で aryl hydrocarbon receptor (AhR)を介して、ダイオキシンやダイオキシン様複合体がteratogen : 催奇性物質 として作用発現する。この遺伝子によりencodeされた蛋白は、ARNT結合arylhydrocaron recepterと競合作用を示しAhrによる信号transductionを抑止する。受容体の発現は、受容体/translocator heterodimerにより刺激、ネガティブフィードバックメカニズムにより受容体機能を調整する。さらに、encodeされた蛋白は、NF-κBに結合。AhRR遺伝子は腫瘍抑制作用を示す

https://en.wikipedia.org/wiki/Aryl_hydrocarbon_receptor_repressor


日本語訳しても、この方面特に基礎知識が無いので分からん

 ↓
 http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/molbiol/dioxin/dioxin.html

ダイオキシンで誘導される一群の解毒酵素があって、メチルコランスレン誘導型酵素といわれています。なかでも、シトクロームP-450という解毒酵素の仲間のうちで、シトクロームP-450 1A1とシトクロームP-450 1A2という酵素が強く誘導されます。最近では、この二つの酵素は、それぞれCYP1A1とCYP1A2と簡単に呼ばれています。

 CYPというとなじみだが、このCYP1A1、CYPA2というかろうじて、"ニューキノロン系抗菌薬（エノキサシン，ノルフロキサシン，シプロフロキサシン），フルボキサミン，メキシレチン，プロパフェノン，フラフィリン，α-ナフトフラボン"関連で・・

1. CYP1A1とCYP1A2の酵素量の増加は、mRNA量の増加によってもたらされる
2. 遺伝子の活性化は、受容体型転写因子Ahリセプター(AhR)が中心となって行われます
3. AhRは受容体としての活性もあり、多くの低分子有機化合物をリガンドとして結合します。ダイオキシンもその中の一つです。とびぬけて低い濃度で、AhRと結合
4. リガンドを結合したAhRはコンフォメーション変化を起こし、DNAに結合できるようになり、種々の遺伝子の転写調節領域に結合して転写量を増加
5. 転写量の増えた遺伝子として、非常に多彩な遺伝子が活性化されますが、その中にCYP1A1, CYP1A2があり、リガンドとして細胞に入った低分子有機化合物を酸化的に修飾し、その他の誘導される解毒酵素とともに働いて、いわゆる解毒反応がおき排出されます。
6. ダイオキシンは、誘導されるP450を始めとする解毒酵素では代謝することができないので、強い毒性が起きる原因と考えられています。

天然のリガンドとしては、キャベツやブロッコリーなどのアブラナ科の野菜には、比較的大量にインドール-3-カルビノール前躯体が含まれており、容易にインドール-3-カルビノールに変化し、さらに胃酸によってインドール-3-カルビノールは縮合しAhRの強いリガンドに変化することが知られています。

 動物内内在性リガンドはまだわかってない・・・とのこと


Ahリセプターの構造

805個のアミノ酸からなり、転写因子によく見られるベーシック、ヘリックスーループーヘリックス(bHLH)ドメインのほかに特徴的なPASドメインをもち、ステロイドホルモンリセプターとは全く起源を異にする新しいタイプの受容体型転写因子である

260～300個のアミノ酸からなるPASドメインには、約50アミノ酸からなる繰り返し構造(PAS AとPAS B)が存在します。バクテリアにもPASドメインをもつタンパク質が存在し、ヘムなどの低分子化合物をリガンドにもつものがあり、センサータンパク質として機能しています。

AhRは非常に多く組織で発現していることが分かっています。特に肺、肝臓でAhR mRNAの発現は比較的強く、その他、腎臓、脾臓、心臓、脳、骨格筋などの組織でも弱い発現が認められます。 メチルコランスレン投与によってAhR mRNA量は変化せず、構成的にAhR mRNAは発現しているようです。

糖尿病とシナプス機能障害をもたらすエピジェネティック機序のひとつ

キーとなるシナプス蛋白発現に関わるゲノム調整機構により、認知症リスク増加関連するという報告
すなわち、糖尿病に関連したepigenetic changeが、遺伝子発現異常、すなわち、認知症に関連するゲノムの、結合関連クロマチン関連異常をもたらす。

2型糖尿病食事誘因病型次第で、脳内のHDAC(histone deacetylase)のclass 2a発現増加する場合がある。oligometric beta-amyloid蛋白誘導性シナプス異常しやすさをもたらすものと言える。
死後24時間での剖検ヒト脳HDAC発現研究解析にて、糖尿病・非糖尿病で、糖尿病では、 Class IIa HDACは、対照のほぼ2倍。PSD-95、synaptophysin測定では、糖尿病では対照の半減。結果、Pasinettiらは、食事誘発糖尿病マウス(C57BL/6Jマウス)の脳内のHDACレベルを検討となった。海馬部分のin vitro研究で、oligometric βアミロイド蛋白発現時、fibril形成・ヒトではプラークとなり、ADなどと関連するわけだが、これが、認知機能障害マーカーでもあるlong-term potentiation減少を示す。


糖尿病と認知症における、イベント的シナプス機能障害を生じるをシステムとなる仮説の確認


Epigenetic mechanisms linking diabetes and synaptic impairments
Jun Wang et. l.
Published online before print October 23, 2013, doi: 10.2337/db13-1063 Diabetes October 23, 2013 

運動による筋・遺伝子変化（エピジェネシス）は分単位でみられ時間単位で戻る

エクササイズ・マシーン使用20分後の筋肉の変化


起因細胞内で遺伝子の化学的変化が生じる。言い換えれば、運動は、これらの遺伝子発現のスイッチでもある。

運 動は、筋のoxidationやぶどう糖調整のための遺伝子発現をboostingし、糖尿病発症を遅らせることが出来る。DNAのメチル化はこれらの変 化に関与し、運動後数時間以内にメカニズムが働き、代謝疾患から体を防御することの説明となり得る。DNAメチル化はかなり短時間でのtimeframe の事柄。たとえば、ぶどう糖輸送やミトコンドリア調整などの代謝遺伝子は糖尿病において、低レベルの発現であり、これが一部インスリン反応性減弱の原因と 説明出来るかもしれない。

20009年Karolinska InstituteのJuleen Zierathは、2009年、筋内のDNAメチル化パターンのばらつきを示し、Copenhagen UniversityのRomain Barresのチームは運動による糖尿病予防のepigenetic mechanismに関し、運動後のこの一部のダイナミックな変化があることを示唆した。

14名の運動不足気味の健康人の20分の運動後の筋試料で、2型糖尿病で低値発現傾向にあるmetabolic geneのhomingは が運動後３時間で見られ、これらの遺伝子のプロモーターがmethyl markを失い、transcriptionに関与していたことが分かる”ということ


拙訳のため、以下の要約自分でもわかりにくいと思う。 メチル化変化が遺伝子のupregulationと相関するということも混乱の元になるかも。


解説は“http://the-scientist.com/2012/03/06/exercise-alters-epigenetics/”がわかりやすいと思う。


Acute Exercise Remodels Promoter Methylation in Human Skeletal Muscle
Cell Metabolism, Volume 15, Issue 3, 405-411, 7 March 2012

DNA methylation により、共有結合性生化学的修飾を行い、クロマチン構造や遺伝子発現に影響を与える。運動は骨格筋内構造・代謝適合のトリガーとなる遺伝子発現を導く。運動誘発性の遺伝子発現にDNAメチル化が重要。
健康だが運動してない男女の急性運動後骨格筋生検標本にてwhole genome methylationが減少。

運動は用量依存的に、PGC-1α、PDK4、PPAR-δ発現をもたらし、それぞれのプロモーターと共に極度のhypomethylationとなる。 同様に、ex vivo　収縮後４５分で、PGC-1α、PKD4、PPAR-δのpromoter methylationは、マウスひらめ筋で、著明な減少をしめす。
L6 myotubeにおいて、カフェイン暴露によるgene hypomethylationは、mRNA量に応じて増加する。

まとめれば、急激な遺伝子活性化は、骨格筋のDNAメチル化のダイナミックな変化と関連し、DNA hypomethylationは、収縮による遺伝子活性化の早期に生じることが示唆される。

多くのメタボリック機能を調査しており、PGC-1α：筋のoxidation増加、TFAM：ミトコンドリアDNA transcription調整、MEF2A：細胞内外のぶどう糖輸送に関わる。 運動と関連されるという報告のあったもので、糖尿病とも 関連。in vitroで、伝達物質やホルモンのような血中物質でなく、運動による筋内濃度によりこの変化を確認している。

運動類似作用をもつカフェインによる刺激で、カルシウム流入にて、メチル化変化を誘導することも判明。

一過性のエピジェネティック変化は興奮する発見であるが、 発現は２－３時間内しか持続せず、ベースラインに筋のメチル化・発現レベルは戻る。
定期的運動により大量のエピジェネティック変化が生じ、短期であっても総じて遺伝子に長期的変化をもたらすかもしれない。

COPDと肺機能：DNAメチル化 エピジェネティクス

Variable DNA Methylation Is Associated with Chronic Obstructive Pulmonary Disease and Lung Function
Am. J. Respir. Crit. Care Med. February 15, 2012 vol. 185 no. 4 373-381 

test-replication approachによるarray-based methylation screen

２つのコホートで、349のCpG siteは有意にCOPDの存在、重症度と関連
CpG siteの70％は、CpG island外で、Cpg siteの大部分はhypomethylated
349のCpG（330遺伝子）の Gene ontology analysisで、免疫・炎症システム経路、ストレス・外的刺激に反応、治癒・凝固カスケードに関するものであった。
SERPINA1 hypomethylationとCOPD、平均肺機能低下発現型との有意な、再現性のある関連が見られた (combined P values: COPD, 1.5 × 10⁻²³; FEV₁/FVC, 1.5 × 10⁻³⁵; FEV₁, 2.2 × 10⁻⁴⁰)

http://www.ncc.go.jp/en/nccri/divisions/14carc/14carc01.html

脊椎動物のDNAメチル化は、CpG サイト（シトシン-リン酸-グアニンサイト；シトシンがDNA配列のグアニンと隣り合う場所）に起こり、シトシンは5-メチルシトシンに転換される。 Me-CpGの形成は、DNAメチルトランスフェラーゼによって触媒される。CpG サイトは脊椎動物のゲノム全体でみると多くないが、遺伝子のプロモーター近傍にCpG アイランドとして高い頻度で見つかる（　Wikiから　）



SERPINA1　：　“serpin peptidase inhibitor, clade A (alpha-1 antiproteinase, antitrypsin), member 1”
http://ghr.nlm.nih.gov/gene/SERPINA1