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外部刺激応答性DNAアプタマーの抗がん剤展開と発がんタンパク質結晶化への応用

Research Project

Project/Area Number 18J20422
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

金子 敦巳  新潟大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsPPM1Dホスファターゼ / DNAアプタマー / G-quadruplex DNA / 抗がん剤 / イオン刺激応答性 / アプタマー / 刺激応答性阻害剤
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、発がんタンパク質PPM1Dに対する特異的阻害剤としてすでに当研究室で同定しているイオン応答性DNAアプタマー(IRDAptamer)のPPM1D結合様式の詳細な解析と抗がん剤としての有用性の解明、新規構造制御法の開発、ならびにマウスin vivo実験の検討を行った。イオン応答性DNAアプタマー(IRDAptamer)とは、イオン濃度に応答し構造がG-quadruplex構造に変化し、標的へ特異的な結合を示す一本鎖DNAであり、本研究の最終目標は、「IRDAptamerを用いたPPM1Dの外部刺激による時空間的機能制御法の確立とPPM1Dの結晶構造の解明」である。
本年度はまず、PPM1D結合IRDAptamerの機能解析として、BLItzシステムを用いたPPM1Dに対するアプタマーの解離定数の決定、蛍光色素修飾アプタマーを用いた血清中における安定性の解析を実施した。その結果、IRDAptamerはPPM1Dに対し解離定数がnMオーダーの強力な結合能を示すとともに、血清中において数日間安定であることを確認した.これらのことから,本IRDAptamer分子が,生体内環境下においても安定に存在し,強力なPPM1D阻害剤として機能することが示唆された。
続いて、PPM1D結合IRDAptamer M1D-Q5Mのマウスをモデル動物としたIn vivo毒性試験、および乳がんモデルマウス作製の条件検討を実施した。毒性試験の結果、M1D-Q5Mのマウスへの腹腔内投与により毒性が発現しないことを確認した。次に、腫瘍モデル作製の条件検討を行ったところ、ヒト乳腺がん細胞MCF7細胞を用いた腫瘍モデルマウスの作製法の確立に成功した。これらの結果により、IRDAptamerの抗がん活性をマウス体内で検証することが可能となった。
また、光応答性DNAアプタマーの開発を目指したIRDAptamerの新規構造制御法の開発を試みたところ、アプタマーの相補鎖を用いてアプタマーの阻害活性を制御できることが示唆された。
これまでの研究成果を論文2報で発表した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Development of Specific Inhibitors for Oncogenic Phosphatase PPM1D by Using Ion-Responsive DNA Aptamer Library2020

    • Author(s)
      Kaneko, A., Watari, M., Mizunuma, M., Saito, H., Furukawa, K. and Chuman, Y.
    • Journal Title

      Catalysts

      Volume: 10(10) Issue: 10 Pages: 1153-1153

    • DOI

      10.3390/catal10101153

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Methods for Identification of Substrates/Inhibitors of FCP/SCP Type Protein Ser/Thr Phosphatases2020

    • Author(s)
      Mizunuma, M., Kaneko, A., Imai, S., Furukawa, K. and Chuman, Y.
    • Journal Title

      Processes

      Volume: 8(12) Issue: 12 Pages: 1598-1598

    • DOI

      10.3390/pr8121598

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identification of a Specific Inhibitor of Human Scp1 Phosphatase Using the Phosphorylation Mimic Phage Display Method2019

    • Author(s)
      Yoshida, T., Yamazaki, K., Imai, S., Banno, A., Kaneko, A., Furukawa, K. and Chuman, Y.
    • Journal Title

      Catalysts

      Volume: 9 Issue: 10 Pages: 842-842

    • DOI

      10.3390/catal9100842

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optimization of Ion-Responsive DNA Aptamer for Oncogenic Phosphatase PPM1D2019

    • Author(s)
      Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Kazuhiro Furukawa, Yoshiro Chuman
    • Journal Title

      Peptide Science 2018

      Volume: 2018 Pages: 100-100

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 発がん関連酵素に対するDNAアプタマーを用いた新規阻害剤開発と応用2019

    • Author(s)
      金子 敦巳, 亘 美佑,水沼 正昂,今井 竣太,中馬 吉郎
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 51(3) Pages: 38-41

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] イオン応答性PPM1D阻害剤の細胞内機能解析と構造活性相関解析2019

    • Author(s)
      金子 敦巳、亘 美佑、水沼 正昂、古川 和広、中馬 吉郎
    • Organizer
      第9回日本プロテインホスファターゼ研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 発がんタンパク質PPM1D認識アプタマーの低分子量化と細胞内機能の解析2019

    • Author(s)
      金子 敦巳, 亘 美佑, 水沼 正昂, 古川 和広, 中馬 吉郎
    • Organizer
      第51回若手ペプチド夏の勉強会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Aptamer Based Stimuli-responsive PPM1D Inhibitors with Cell-Penetrating Activity2019

    • Author(s)
      Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Masataka Mizunuma, Hikaru Saito, Kazuhiro Furukawa and Yoshiro Chuman
    • Organizer
      第56回ペプチド討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure-activity Relationship and Intracellular Function of Ion-responsive DNA Aptamer against Oncogenic Phosphatase PPM1D2019

    • Author(s)
      Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Masataka Mizunuma, Kazuhiro Furukawa, and Yoshiro Chuman
    • Organizer
      2019 Taiwan-Japan Bilateral Conference on Phosphatase
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] イオン応答性DNAアプタマーを用いた発がんタンパク質機能制御分子の開発2019

    • Author(s)
      亘 美佑、金子 敦巳、水沼 正昂、古川 和広、中馬 吉郎
    • Organizer
      ユビキタスグリーンケミカルエネルギー連携教育研究センター第9回シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimization of Ion-Responsive DNA Aptamer for Oncogenic Phosphatase PPM1D2018

    • Author(s)
      Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Kazuhiro Furukawa, Yoshiro Chuman
    • Organizer
      第10回国際ペプチドシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 発がんタンパク質PPM1Dの機能制御を目指したイオン応答性アプタマーの開発2018

    • Author(s)
      金子 敦巳、江口正敏、古川 和広、中馬 吉郎
    • Organizer
      第50回若手ペプチド夏の勉強会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Specific Inhibitors for Oncogenic PPM1D Phosphatase Using ion-responsive DNA aptamer (IRDAptamer)2018

    • Author(s)
      Atsushi Kaneko,Miyuu Watari, Seiya Yagi, Yoshiro Chuman
    • Organizer
      13th International Conference on Protein Phosphatase
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞内分子を標的とした細胞膜透過型核酸アプタマー2019

    • Inventor(s)
      中馬吉郎、金子敦巳、亘美佑
    • Industrial Property Rights Holder
      中馬吉郎、金子敦巳、亘美佑
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 発がん原因酵素を標的としたイオン応答性DNAアプタマー2019

    • Inventor(s)
      中馬 吉郎、金子 敦巳、亘 美佑
    • Industrial Property Rights Holder
      中馬 吉郎、金子 敦巳、亘 美佑
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-045938
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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