2019 Fiscal Year Annual Research Report

Novel approach to selective modification of histone methylation using DNA-binding small molecules

Research Project

Project/Area Number	17K01959
Research Institution	Chiba University
Principal Investigator	篠原憲一千葉大学, 大学院医学研究院, 助教 (70378561)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	エピゲノム制御 / 核酸化学 / 遺伝子発現制御 / ヒストンメチル化 / ピロール・イミダゾールポリアミド
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では、申請者が近年開発したリジン特異的脱メチル化酵素1阻害剤(LSD1i)とピロール・イミダゾールポリアミド(PIP)との融合分子を用いて、それら分子による選択的なヒストンメチル化誘導効果を、抗がん活性という観点から評価を進めるものである。本研究は京都府立医大・鈴木孝禎教授らが開発した阻害剤をコアとし、千葉大学・根本哲宏教授らの有機合成化学技術の協力を得て進めた前年度までの成果として、PIPとLSD1阻害剤であるNCD38の誘導体との新規融合分子を開発し、急性毒性の出ない濃度にてヒト大腸がん細胞RKOへの長期投与系において、エピゲノム変化を受けやすい領域がGCに富むNCD38単体処理系に対し、ATリッチな配列へ結合できるPIPとの融合体処理系ではATに富む領域へ変化・制御できることを見出した。その過程でPyBOPを脱水縮合剤として用いる、より効率的な化学合成手法を開発し、平成30年度から令和元年度にかけて報告した。本年度の研究としては、PIP-LSD1融合体の分子設計の最適化を主に進めた。NCD38のリジン骨格周辺を削り、PIPとの相性を損なわずにLSD1阻害活性を維持できる小型化を施し、プロトタイプ分子を作成した。それら分子は、事前検討によってより良い評価対象となった、ヒト白血病細胞細胞HL60へ投与され、エピゲノム変化の調査や抗がん活性、DNA結合能等の評価を進めた。結果として、この新しいLSD1阻害剤ユニット単体自体が、NCD38とは異なりATリッチ領域を標的とすることが判明し、ATリッチ領域標的型であるプロトタイプ融合分子との比較評価が困難な状況となった。このため、別の配列へ結合できる融合体を追加合成し、総合的な比較評価を現在進めている。一方で、抗がん活性としては6日間でのIC50がμＭレベルであり、今後はこの分子設計を元にさらなる改良を施していきたい。