2018 Fiscal Year Annual Research Report
Unified comprehension of chemical communication by natural PKC ligands and development of new medicinal seeds
| Project Area | Frontier research of chemical communications |
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| Project/Area Number |
17H06405
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
入江 一浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (00168535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳田 亮 香川大学, 農学部, 准教授 (10598121)
村上 一馬 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80571281)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / プロテインキナーゼC / 癌 / 有機化学 / 薬理学 / 機械学習 / ヒト免疫不全ウイルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究代表者らは、アメフラシ由来のアプリシアトキシン（ATX）の構造を論理的に単純化することによって、プロテインキナーゼC（PKC）の活性化能とがん細胞増殖抑制活性を選択的に抽出した10-Me-Aplog-1を開発するとともに、その大量合成に成功した。本研究では、10-Me-Aplog-1のPKCアイソザイムを介した化学シグナルを様々な種類のがん細胞株において分子レベルで解析することにより、合成経路の短縮も含めて抗がん剤シードとしての構造最適化を行うことを目的としている。さらにPKCの関与するアルツハイマー病やHIV感染症の治療薬シードとしての展開も計画している。
今年度はまず、Aplog-1のスピロケタール部分を取り除いた超単純化アナログを複数設計し、合成を行なった。合成段階数は、10-Me-Aplog-1のほぼ半分（最長直線工程数：11）に短縮できたが、がん細胞増殖抑制に関わっているPKCαならびにδのC1ドメインに対する結合能は、10-Me-Aplog-1の1/20 ~ 1/200に低下し、39種のがん細胞パネルに対する増殖抑制活性も1オーダー以上弱かった。
一方、10-Me-Aplog-1のヒト免疫不全ウイルス（HIV）の活性化能を、明里宏文教授（京大ウイルス研）と共同で調べたところ、ブロモドメインの阻害物質であるJQ-1を併用することによって、リンパ球に対する細胞毒性を軽減するとともに、HIVの活性化を増強できることが明らかになった。これより、10-Me-Aplog-1はshock & kill 療法に使える新しいシーズになることが判明した。
さらに、A03班の榊原教授ならびに斎藤助教と共同して、既存のPKCリガンド（1,000種類以上）のPKCアイソザイムへの結合能のデータベースを作成し、機械学習を行なった。続いて、既存の化合物データベースから、新規PKCリガンドとして有望なものをスコア化した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、Aplog-1のスピロケタール部分を取り除いた超単純化アナログを複数設計・合成した。これらはいずれもAplog-1と比べて、PKCアイソザイムに対する結合能が大幅に低下したが、10位にメチル基を有するものについては、活性の低下は10-Me-Aplog-1の約1/20に留まった。これらの構造活性相関研究によって、更なる構造最適化を行う上で有用な分子設計に関する指針が複数得られたので、来年度以降の研究の進展が期待できる。
10-Me-Aplog-1は、抗がん剤シーズとして有望であるのみならず、JQ-1との併用によりHIVの根治を目的としたshock & kill療法に使用できるlatency reversing agentであることが判明した。細胞毒性（副作用）もJQ-1との併用によって顕著に抑制されたことから、今後、カニクイザルを用いたin vivoでの治療実験に展開することが可能となった。
10-Me-Aplog-1によるPKCαおよびδの活性化後のシグナル伝達機構の解析については鋭意検討中であるが、全体としておおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、10-Me-Aplog-1の3位アセタール型アナログとスピロケタール部分を取り除いた超単純化アナログの開発に成功した。今年度は、これらの構造活性相関の結果に基づき、更なる構造最適化と合成経路の短縮化を行う。2019年度から、天然有機化合物の全合成を専門とする塚野千尋准教授を研究分担者として加えることにより、化合物合成のスピードを加速させる。特に、A03班の榊原康文教授のグループとの共同研究により提示された新規PKCリガンド候補化合物の合成を効率的に進める。
昨年度の研究により、10-Me-Aplog-1がJQ-1と併用することによって、HIV-1を再活性化する有用なlatency reversing agentであることが明らかになった。今後、カニクイザルを用いたin vivoでの安全性試験ならびに治療薬としての有用性を調べる予定である（京大ウイルス研・明里宏文教授との共同研究）。
さらに、10-Me-Aplog-1によるアミノロイドβの分解促進、あるいは産生阻害効果について、iPS細胞を用いた系で検討する（京大iPS細胞研究所・井上治久教授との共同研究）。
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| Remarks |
アウトリーチ活動
入江一浩、村上一馬：アミロイドβの凝集を抑制する天然物．京都大学アカデミックデイ2018．京都大学百周年時計台記念館（京都市）平成30年9月22日
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