IL-18ペプチド阻害分子立体構造を基盤とした低分子創薬へ向けた比較構造解析

• Project/Area Number: 22K07841
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 加藤 善一郎 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (90303502)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: IL-18 / 立体構造 / 阻害薬

Outline of Research at the Start

すでに、IL-18リガンドのmature formへの変換の際に切り出されるシグナルペプチドの阻害効果を発見し、その立体構造的特徴と結合様式の解明・GVHDモデルマウス生 体内における 薬効解析等について終了している。すでに特許申請・薬剤開発を進めて おり、今後の進展が期待されている。しかし、さらなる薬効増強・実用化へ向けた安定化構 造を決定するために、今年度までの研究により、原子解像度の立体構造情報をもとにした安定立体構造解析を終了した。次年度からは、この安定構造に基づき構造改変・立体構造スクリーニング(改変ペプチド、構造類似合成ポリマー、低分子薬剤等)による新規分子開発を進 める。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、サイトカインの分子認識における原子間相互作用を制御する分子標的薬としての低分子～中分子化合物の開発へつなげることを目的としている。現在までに N 末端 8 残基は結合に必須でないことが実験にて検証されており、今後、さらなるコア配列の解明と結合様式の解析が重要となっている。さらに、IL-18 系にて確立したシステムを応用して、他のサイトカイン (特に同じ立体 構造をもつ、β-trefoil 型サイトカインである、IL-33, IL-37 等)における同様のメカニズムによる分子標的阻害剤の発見・開発へつなげることが目標となる。具体的には、低分子開発の基盤を得るために、本研究において明らかにすべき課題となる。1)IL-18 阻害ペプチド結合解析に必要な特異的手法の確立 2)阻害ペプチドの核となる化学構造の決定えお進める。
当該年度においては、主にIL-18 阻害ペプチド結合解析に必要な特異的手法の確立の基礎的検討を行うとともに、今後に必要となるin vivoでの薬剤効果評価システムの開発を行った。今回対象となる IL-18 リガンドとその阻害シグナルペプチドにおける分子間相互作用は、酵素タンパクにみられるタンパク表面上のポケットと低分子の相互作用とは異なるため特殊な手法の導入・開発が必須である。そのため、ハーバード大学との共同開発を行ったタンパク分子 間ドッキングシミュレーション法を応用し、分子エネルギーシミュレーション手法を用いた相互作用の定量的解析を進めた。さらに、自己炎症性疾患における臓器変化としての骨格異常などの定量的評価のための３DCT解析法などの基礎的技術解析を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画に基づいた解析を進めることができており、また、in vivo解析法の基礎的検討にも着手できたことから、概ね計画通りに実施できたと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、計画に基づいた分子シミュレーションとともに、in vivo解析法のさらなる確立と、実際の生体におけるマクロ３D解析を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Clinical and Genetic Characterization of Patients with Artemis Deficiency in Japan (2022)
  • Author(s): Inoue Kento、Miyamoto Satoshi、Tomomasa Dan、Adachi Eriko、Azumi Shohei、Horikoshi Yasuo、Ishihara Takashi、Osone Shinya、Kawahara Yuta、Kudo Ko、Kato Zenichiro、Ohnishi Hidenori、Kashimada Kenichi、Imai Kohsuke、Ohara Osamu、van Zelm Menno C.、Cowan Morton J.、Morio Tomohiro、Kanegane Hirokazu
  • Journal Title: Journal of Clinical Immunology Volume: 43 Issue: 3 Pages: 585-594
  • DOI: 10.1007/s10875-022-01405-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel STAT1 Variants in Japanese Patients with Isolated Mendelian Susceptibility to Mycobacterial Diseases (2022)
  • Author(s): Ono R, Tsumura M, Shima S, Matsuda Y, Gotoh K, Miyata Y, Yoto Y, Tomomasa D, Utsumi T, Ohnishi H, Kato Z, Ishiwada N, Ishikawa A, Wada T, Uhara H, Nishikomori R, Hasegawa D, Okada S, Kanegane H.
  • Journal Title: Journal of Clinical Immunology Volume: 43 Issue: 2 Pages: 466-478
  • DOI: 10.1007/s10875-022-01396-1
  • Peer Reviewed / Open Access