| Project/Area Number |
22KJ2565
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| Project/Area Number (Other) |
21J23036 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
永沼 美弥子 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | ユビキチンプロテアソームシステム / PROTAC / 転写因子 / デコイ核酸 / 核酸修飾 / 細胞膜透過性ペプチド（CPP） / プロテインノックダウン / ユビキチン-プロテアソームシステム / エストロゲン受容体α |
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| Outline of Research at the Start |
近年、PROTACに代表されるタンパク質分解薬の開発研究が盛んに行われている。しかしながら、がんなどに関与している転写因子の中には、最適なリガンドが存在しないものも多く、従来の低分子型PROTACのデザインが困難である。そこで本研究では、汎用性のある転写因子を標的としたPROTAC開発を行うため、標的リガンドにデコイ核酸を用いた手法を開発した。ERαを転写因子のモデルとしたPROTACを設計・合成し、各種活性評価を行うことでコンセプトを実証した。開発したPROTACについて構造最適化を行うことでより活性の高い分子の開発を目指す。本研究によりPROTACの治療効果拡大への貢献が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質分解標的キメラ（PROTAC）を用いた化学的タンパク質ノックダウン技術は、内因性ユビキチン-プロテアソーム系（UPS）をハイジャックして疾患関連タンパク質を分解する強力な戦略である。近年、最適な低分子リガンドが存在しないタンパク質へPROTACを適応するため、標的リガンドにオリゴヌクレオチドを利用したPROTACが開発されてきた。核酸型PROTACは、POIに対する結合配列が明らかであれば、容易にリガンド設計・合成が可能であるという利点があり、疾患に関与しているにも関わらず、最適なリガンドが存在しない転写因子(TF)などのタンパク質に対する適応が期待できる。
我々は、本研究においてエストロゲン受容体α（ERα）をTFのモデルとしたデコイ核酸型PROTACとして、LCL-ER(dec)を開発した。LCL-ER(dec)は結合配列、E3リガーゼ、UPS依存的にERα分解活性を示し、転写因子分解誘導剤としての有用性が示された。
しかし、これまでに開発されたデコイ型PROTACのほとんどは、天然のDNA配列を利用しており、生体内のヌクレアーゼにより分解されることが懸念される。また、いくつか報告されているデコイ核酸型PROTACはいずれも、細胞内にトランスフェクションにより導入されているため臨床応用に適していない。そこで本研究では、LCL-ER(dec)に対して化学的安定性の向上を志向して、構造安定化を狙ったT4ループ構造の導入およびホスホロチオエート修飾核酸を導入したPROTACを開発した。さらに、デコイ核酸型PROTACのもう一つの課題である細胞膜透過性の低さに対しては、細胞膜透過性ペプチド（CPP）を利用した細胞内導入を検討した。本年度は、デコイ核酸に対しての修飾および細胞内導入ユニットを連結した分子の設計・合成および、物性と各種活性評価を行った。
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