Discovery and validation of high-performance recombinant ligands

• Project/Area Number: 21K18250
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 松本 邦夫 金沢大学, がん進展制御研究所, 教授 (90201780)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 啓 金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (50397832)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2021: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 細胞増殖因子 / ネオバイオロジクス / HGF / MET

Outline of Research at the Start

細胞増殖因子は他に置き換えられない顕著な薬効をもつものの、医薬として利用されている増殖因子は一部にとどまっている。汎用性のある手法で標的組織集積性、生体内安定性の顕著な向上、血中レベル制御など、医薬としての優れた化学特性・性能をもつ細胞増殖因子を創成することは難治性疾患の治療に革新的な進展をもたらす。本研究では、高機能・超機能細胞増殖因子を創成することを目的とする。HGF受容体METに結合する環状ペプチド配列を抗体Fc領域、トランスフェリン分子内にグラフト（内挿）し、それぞれ、高い血中安定性、血液脳関門通過能をもつ、MET活性化超機能細胞増殖因子を創成し、疾患モデル動物において、動態や薬効を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

細胞増殖因子は他に置き換えられない顕著な生理活性をもつが、化学的な特性により、医薬として利用される増殖因子は一部にとどまる。私たちはHGFやMET受容体に高い親和性で特異結合する環状ペプチドを取得した(Nature Commun, 2015; Nature Chem Biol, 2019)。また、環状ペプチド配列をscaffoldタンパク質に内挿/graftすることによって、標的結合性を様々なscaffoldタンパク質に付与できることを示した(Lasso-Graft法)(Nature Commun, 2021)。一方、増殖因子受容体はダイマー化によって活性化されることから、MET結合ペプチド配列が2ヶ所内挿されたタンパク質はMET受容体のダイマー化、すなわちMET活性化能をもつ可能性がある。本研究はLasso-Graftタンパク質工学技術を用いて、超機能バイオロジクスを取得することを目的としている。MET結合ペプチド配列(aMD4)を、ヘテロダイマータンパク質であるIgG Fc部分に内挿することによって、Fc分子内にaMD4配列が2ヶ所呈示されたFcが得られた。同分子によるMET活性化を評価した結果、HGFと同等のMET活性化能をもつことが検証された。マウスでの検討から、投与後10日を経過しても、MET活性化を引き起こす同分子の血中濃度が維持された。すなわち、HGFに匹敵するMET活性化能に加え、血中で高度に安定な“HGF-mimetic”を創成することに成功した。長期血中安定性をもつ分子による疾患治療への応用を考慮し、NASH肝疾患モデルにおいて顕著な薬効を示すことが検証された。さらに、MET活性化はニューロンの生存を促す。そこで、血液脳関門/BBBを通過することが可能な抗トランスフェリン受容体抗体のFc領域にaMD4を内挿することによって、MET活性化能と同時に、脳実質内ニューロンに到達する超機能分子を創成することに成功した(Nature Biomed Eng, 2023)。 以上、汎用性の高い分子技術を用いることによって、従来には達成されなかった、高機能細胞増殖因子の創成に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Two-Chain Mature Hepatocyte Growth Factor-Specific Positron Emission Tomography Imaging in Tumors Using 64Cu-Labeled HiP-8, a Nonstandard Macrocyclic Peptide Probe (2023)
  • Author(s): Shota Warashina , Hiroki Sato, Maki Zouda, Maiko Takahashi, Yasuhiro Wada, Toby Passioura, Hiroaki Suga, Yasuyoshi Watanabe, Kunio Matsumoto, Hidefumi Mukai
  • Journal Title: Molecular Pharmaceutics Volume: 20(4) Issue: 4 Pages: 2029-2038
  • DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.2c01020
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MET-activating ubiquitin multimers. (2023)
  • Author(s): Kawakami N, Sato H, Terasaka N, Matsumoto K, Suga H.
  • Journal Title: Angewandte Chemie, International Edition Volume: 62 Issue: 36
  • DOI: 10.1002/anie.202307157
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Met receptor is essential for MAVS-mediated antiviral innate immunity in epithelial cells independent of its kinase activity. (2023)
  • Author(s): Imamura R, Sato H, Voon DC, Shirasaki T, Honda M, Kurachi M, Sakai K, Matsumoto K.
  • Journal Title: Proceedings of National Academy of Sciences Volume: 120 Issue: 40
  • DOI: 10.1073/pnas.2307318120
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rho family small GTPase Rif regulates Wnt5a-Ror1-Dvl2 signaling and promotes lung adenocarcinoma progression (2023)
  • Author(s): Nishita Michiru、Kamizaki Koki、Hoshi Kyoka、Aruga Kana、Nishikaku Ikumi、Shibuya Hiroshi、Matsumoto Kunio、Minami Yasuhiro
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 299 Issue: 10 Pages: 105248-105248
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2023.105248
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Computer-assisted identification of inhibitor with novel pharmacophore targeting first kringle domain of hepatocyte growth factor. (2023)
  • Author(s): Taira J, Yamaguchi M, Tashiro A, Suzuki K, Kida A, Sakai K, Matsumoto K, Aoki S.
  • Journal Title: ChemistrySelect Volume: 8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MET kinase inhibitor reverses resistance to entrectinib induced by hepatocyte growth factor in tumors with NTRK1 or ROS1 rearrangements (2023)
  • Author(s): Takumi Y, Arai S, Suzuki C, Fukuda K, Nishiyama A, Takeuchi S, Sato H, Matsumoto K, Sugio K, Yano S.
  • Journal Title: Cancer Medicine Volume: 12 Issue: 5 Pages: 5809-5820
  • DOI: 10.1002/cam4.5342
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Designing receptor agonists with enhanced pharmacokinetics by grafting macrocyclic peptides into fragment crystallizable regions (2022)
  • Author(s): Sakai Katsuya、Sugano-Nakamura Nozomi、Mihara Emiko、Rojas-Chaverra Nichole Marcela、Watanabe Sayako、Sato Hiroki、Imamura Ryu、Voon Dominic Chih-Cheng、Sakai Itsuki、Yamasaki Chihiro、Tateno Chise、Shibata Mikihiro、Suga Hiroaki、Takagi Junichi、Matsumoto Kunio
  • Journal Title: Nature Biomedical Engineering Volume: 7 Issue: 2 Pages: 164-176
  • DOI: 10.1038/s41551-022-00955-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SRC kinase activator CDCP1 promotes hepatocyte growth factor-induced cell migration/invasion of a subset of breast cancer cells (2022)
  • Author(s): Kawase Naoyuki、Sugihara Atsuya、Kajiwara Kentaro、Hiroshima Michio、Akamatsu Kanako、Nada Shigeyuki、Matsumoto Kunio、Ueda Masahiro、Okada Masato
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 298 Issue: 3 Pages: 101630-101630
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101630
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual blockade of MET and VEGFR2 signaling pathways as a potential therapeutic maneuver for peritoneal carcinomatosis in scirrhous gastric cancer. (2022)
  • Author(s): Kasai S, Kuwayama N, Motoo Y, Kawashima A, Matsumoto K, Yano S, Matsushima K, Yasumoto K.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 600 Pages: 80-86
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.02.045
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] N-glycosylation regulates MET processing and signaling (2022)
  • Author(s): Atsushi Saitou, Yoshihiro Hasegawa, Naoki Fujitani, Shigeru Ariki, Yasuaki Uehara, Ukichiro Hashimoto, Atsushi Saito, Koji Kuronuma, Kunio Matsumoto, Hirofumi Chiba, Motoko Takahashi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: ー Issue: 4 Pages: 1292-1304
  • DOI: 10.1111/cas.15278
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Leukocyte cell-derived chemotaxin 2 is an antiviral regulator acting through the proto-oncogene MET (2022)
  • Author(s): Shirasaki Takayoshi、Yamagoe Satoshi、Shimakami Tetsuro、Murai Kazuhisa、Imamura Ryu、Ishii Kiyo-Aki、Takayama Hiroaki、Matsumoto Yukako、Tajima-Shirasaki Natsumi、Yamashita Taro、Yoshikawa Tomoki、Takimoto Kazuhiro、Kaneko Shuichi、Matsumoto Kunio、Takamura Toshinari、Honda Masao
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Issue: 1 Pages: 3176-3176
  • DOI: 10.1038/s41467-022-30879-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Insulin Suppresses Ubiquitination via the Deubiquitinating Enzyme Ubiquitin-Specific Protease 14, Independent of Proteasome Activity in H4IIEC3 Hepatocytes (2022)
  • Author(s): Kamoshita Kyoko、Ishii Kiyo-aki、Tahira Yumiko、Kikuchi Akihiro、Abuduwaili Halimulati、Tajima-Shirasaki Natsumi、Li Qifang、Takayama Hiroaki、Matsumoto Kunio、Takamura Toshinari
  • Journal Title: Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics Volume: 385 Issue: 1 Pages: 5-16
  • DOI: 10.1124/jpet.122.001088
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Placental leucine aminopeptidase as a potential specific urine biomarker for invasive ovarian cancer. (2022)
  • Author(s): Matsukawa T, Mizutani S, Matsumoto K, Kato Y, Yoshihara M, Kajiyama H, Shibata K.
  • Journal Title: J Clin Med Volume: 11 Issue: 1 Pages: 222-222
  • DOI: 10.3390/jcm11010222
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lasso-grafting of macrocyclic peptide pharmacophores yields multi-functional proteins (2021)
  • Author(s): Mihara E, Watanabe S, Bashiruddin N, Nakamura N, Matoba K, Maini R, Yin Y, Sakai K, Arimori T, Matsumoto K, Suga H, and Takagi J.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1543-1543
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21875-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CDCP1 promotes compensatory renal growth by integrating Src and Met signaling (2021)
  • Author(s): Kajiwara Kentaro、Yamano Shotaro、Aoki Kazuhiro、Okuzaki Daisuke、Matsumoto Kunio、Okada Masato
  • Journal Title: Life Science Alliance Volume: 4 Issue: 4 Pages: 202000832-202000832
  • DOI: 10.26508/lsa.202000832
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dimer interface in natural variant NK1 is dispensable for HGF-dependent Met receptor activation. (2021)
  • Author(s): Tahira Y, Sakai K, Sato H, Imamura R, Matsumoto K.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 22 Pages: 9240-9240
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] De novo peptide grafting to a self-assembling nanocapsule yields a hepatocyte growth factor receptor agonist (2021)
  • Author(s): Komatsu Yamato、Terasaka Naohiro、Sakai Katsuya、Mihara Emiko、Wakabayashi Risa、Matsumoto Kunio、Hilvert Donald、Takagi Junichi、Suga Hiroaki
  • Journal Title: iScience Volume: 24 Issue: 11 Pages: 103302-103302
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.103302
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Macrocyclic Peptide-Conjugated Tip for Fast and Selective Molecular Recognition Imaging by High-Speed Atomic Force Microscopy (2021)
  • Author(s): L. Pupplin, D. Kanayama, N. Terasaka, K. Sakai, N. Kodera, K. Umeda, A. Sumino, M. Arin, W. Wei, H. Tanaka, T. Fukuma, H. Suga, K. Matsumoto, M. Shibata
  • Journal Title: ACS Applied Materials & Interfaces Volume: 13(46) Issue: 46 Pages: 54817-54829
  • DOI: 10.1021/acsami.1c17708
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ネオバイオロジクス: 高機能細胞増殖因子の分子創成. (2023)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: Beyond研究会
  • Invited
• [Presentation] 高機能増殖因子（ネオバイオロジクス）創成と応用展開. (2023)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 「感染・免疫・がん・炎症」全国共同研究拠点シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 大学だからできるアカデミア創薬の強みや弱みと事業化を支える人. (2023)
  • Author(s): 松本邦夫.
  • Organizer: 第445回 CBI学会研究講演会
  • Invited
• [Presentation] Aminopeptidase A-Fc融合タンパク質のリンカー配列最適化. (2023)
  • Author(s): 山口有紀子、増尾友佑、津本彩乃、酒井克也、今村龍、水谷栄介、牛田貴文、小谷友美、梶山広明、松本邦夫、水谷栄彦、加藤将夫.
  • Organizer: 日本薬剤学会年会
• [Presentation] 自己集合タンパク質に立脚した受容体チロシンキナーゼ人工活性化剤の開発. (2023)
  • Author(s): 柏勇希、酒井克也、松本邦夫、寺坂尚紘、相川春夫、菅裕明.
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会
• [Presentation] 血液-脳関門を通過するMET/HGF受容体作動分子の創成. (2023)
  • Author(s): 喜田明日香、酒井克也、松本邦夫.
  • Organizer: 日本生化学会北陸支部第41回大会
• [Presentation] 遠隔臓器におけるHGF-METシグナルのエンドクライン的活性制御機構と転移ニッチ形成. (2023)
  • Author(s): 佐藤拓輝、矢野聖二、松本邦夫.
  • Organizer: 第27回 日本がん分子標的治療学会
• [Presentation] アカデミアでの研究とスタートアップの意義. (2023)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 第27回 日本がん分子標的治療学会
  • Invited
• [Presentation] バイオベンチャー起業の思いと大学発スタートアップ創出のために (2023)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 金沢大学イノベーションシンポジウム2023夏
  • Invited
• [Presentation] Application of Macrocyclic Peptides for Cancer Imaging Diagnosis and Therapeutics. (2023)
  • Author(s): Sato H, Sakai K, Watanabe Y, Mukai H, Suga H, Matsumoto K.
  • Organizer: 第83回 日本癌学会総会.
• [Presentation] cMetキナーゼドメイン両端領域の活性制御機構. (2023)
  • Author(s): 田村かい、田中友輝、松本邦夫、木下誉富.
  • Organizer: ペプチド研究会.
• [Presentation] 転移ニッチ形成におけるHGF-MET系活性化と環状ペプチド阻害. (2022)
  • Author(s): 佐藤拓輝、源利成、矢野聖二、松本邦夫.
  • Organizer: 第26回日本がん分子標的治療学会
• [Presentation] 環状ペプチド内挿型のMet受容体代替アゴニストの創成. (2022)
  • Author(s): 酒井克也、今村龍、佐藤拓輝、山崎ちひろ、立野知世、菅裕明、高木淳一、松本邦夫.
  • Organizer: 第29回 肝細胞研究会
• [Presentation] HGF活性の遠隔制御による転移ニッチ形成. (2022)
  • Author(s): 佐藤拓輝、酒井克也、今村龍、源利成、松本邦夫.
  • Organizer: 第81回日本癌学会総会
• [Presentation] 増殖因子受容体Metがキナーゼ活性非依存的に寄与するウイルス感染防御機構. (2022)
  • Author(s): 今村龍、佐藤拓輝、酒井克也、松本邦夫.
  • Organizer: 第81回日本癌学会総会
• [Presentation] 高速原子間力顕微鏡を用いて発がん融合タンパク質の分子動態解明. (2022)
  • Author(s): Han X, 古寺哲幸、松本邦夫、矢野聖二.
  • Organizer: 第81回日本癌学会総会
• [Presentation] METおよびVEGFR2シグナル両経路の複合的阻害は、スキルス高頻度合併癌性腹膜炎に対する新たな胃癌治療アプローチとなりうる. (2022)
  • Author(s): 葛西傑、桑山直美、松本邦夫、松島綱治、安本和生.
  • Organizer: 第81回日本癌学会総会
• [Presentation] Aminopeptidase A組換えタンパク質による妊娠高血圧症治療薬の開発. (2022)
  • Author(s): 津本彩乃、増尾友佑、山口有紀子、近藤友美、酒井克也、今村龍、水谷栄介、牛田貴文、小谷友美、梶山広明、松本邦夫、水谷栄彦、加藤将夫.
  • Organizer: 第42回日本妊娠高血圧学会学術集会
• [Presentation] Recombinant FGFR 1 in its monomeric and dimeric forms observed through high speed-atomic force microscope (HS-AFM). (2022)
  • Author(s): Rojas Chaverra N, Sarenqiqige, Nishimura T, Matsumoto K, Shibata M, Gotoh N.
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会
• [Presentation] HGF-MET系を制御する環状ペプチドの特性と応用. (2022)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 第17回 日本分子標的治療学会
  • Invited
• [Presentation] HGF-MET系を標的に新展開する環状ペプチド革新創薬. (2022)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 第23回 北陸COG Open Clinical Conference
  • Invited
• [Presentation] 細胞増殖因子（HGF）の医薬開発とネオバイオロジクス. (2022)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 医工学フォーラム
  • Invited
• [Presentation] 細胞増殖因子を標的に新展開する環状ペプチド革新創薬. (2022)
  • Author(s): 松本邦夫
  • Organizer: 第7回肺がんバイオカンファレンス
  • Invited
• [Presentation] HGF-MET系を制御する環状ペプチドの特性と応用. (2022)
  • Author(s): 松本邦夫.
  • Organizer: 第17回 日本分子標的治療学会TRワークショップ
  • Invited
• [Presentation] HGF-MET系を標的に新展開する環状ペプチド革新創薬. (2022)
  • Author(s): 松本邦夫.
  • Organizer: 第23回 北陸COG Open Clinical Conference
  • Invited
• [Presentation] 腫瘍局所でのHGF活性化を捉える環状ペプチドPETプローブの開発. (2021)
  • Author(s): 62. 藁科翔太，佐藤拓輝，造田真希，酒井克也，Toby Passioura，和田康弘，菅裕明，松本邦夫，渡辺恭良，向井英史.
  • Organizer: 第15回 日本分子イメージング学会 総会・学術集会
• [Presentation] HGF conversion in bronchial epithelial cells triggers pre-metastatic niche formation in the lung. (2021)
  • Author(s): Hiroki Sato, Katsuya Sakai, Ryu Imamura, Kunio Matsumoto.
  • Organizer: 第80回日本癌学会総会
• [Presentation] 集団遊走における細胞の機械的拘束依存的な増殖因子シグナル活性動態変化による先導細胞の運命決定. (2021)
  • Author(s): 日野直也，松田樹生也，真流玄武，酒井克也，今村龍，青木一洋，寺井健太，平島剛志，松本邦夫，松田道行.
  • Organizer: 第73回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 腎臓の代償性肥大におけるSrcシグナルの時空間的制御. (2021)
  • Author(s): 梶原健太郎，山野荘太郎，青木一洋，奥崎大介，松本邦夫，岡田雅人.
  • Organizer: 第73回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] METの糖鎖による機能制御メカニズムの解析. (2021)
  • Author(s): 齋藤淳，長谷川喜弘，藤谷直樹，有木茂，上原康昭，松本邦夫，高橋素子.
  • Organizer: 第94回日本生化学大会
• [Presentation] ヒトaminopeptidase A組換えタンパク質の臓器分布および胎児移行の解析. (2021)
  • Author(s): 津本彩乃，増尾友佑，近藤友美，今村龍，水谷栄彦，松本邦夫，加藤将夫.
  • Organizer: 日本薬物動態学会 第36回年会
• [Presentation] 高速AFMを起点に観える増殖因子受容体METの動的活性化と創薬. (2021)
  • Author(s): 松本邦夫.
  • Organizer: CBI学会 第419回研究講演会.
  • Invited
• [Presentation] "高速AFM で観る"がん関連分子と応用. (2021)
  • Author(s): 松本邦夫.
  • Organizer: 【ナノプローブテクノロジー第167 委員会】 第98 回研究会.
  • Invited
• [Presentation] バイオベンチャーの意義と産学連携の創薬開発に向き合う姿勢． (2021)
  • Author(s): 松本邦夫.
  • Organizer: シンポジウム「新薬開発に向けた産学連携の問題点と将来展望」，第80回日本癌学会総会
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工タンパク質及び医薬組成物 (2022)
  • Inventor(s): 佐古佑介、平井秀憲、松本邦夫、酒井克也
  • Industrial Property Rights Holder: 金沢大学、ミラバイオロジクス
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2022-137338
  • Filing Date: 2022
• [Patent(Industrial Property Rights)] がんのバイオマーカーおよびがんの発症を判定する方法 (2021)
  • Inventor(s): 水谷榮彦，柴田清住，松本邦夫，増尾友佑，加藤将夫
  • Industrial Property Rights Holder: 水谷榮彦，柴田清住，松本邦夫，増尾友佑，加藤将夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021
  • Acquisition Date: 2023
• [Patent(Industrial Property Rights)] 環状ペプチド (2021)
  • Inventor(s): 菅裕明，パヒオウラトビー，松本邦夫，酒井克也，佐藤拓輝
  • Industrial Property Rights Holder: 菅裕明，パヒオウラトビー，松本邦夫，酒井克也，佐藤拓輝
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021
  • Acquisition Date: 2023