細胞周期制御因子CDK2を標的とした放射性プローブの開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10369
• Research Institution: Health Sciences University of Hokkaido
• Principal Investigator: 北浦 廣剛 北海道医療大学, 薬学部, 准教授 (10281817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大倉 一枝 北海道医療大学, 薬学部, 教授 (60094827) [Withdrawn] ; 大島 伸宏 北海道医療大学, 薬学部, 助教 (80508648) [Withdrawn] ; 久下 裕司 北海道大学, アイソトープ総合センター, 教授 (70321958) [Withdrawn] ; 東川 桂 北海道大学, アイソトープ総合センター, 助教 (10756878) [Withdrawn] ; 水野 雄貴 北海道大学, アイソトープ総合センター, 助教 (90805194)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: がんのイメージング

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究より、CDK2への強い結合活性が認められたI-KAN化合物につき、代表的な他のCDKファミリーメンバーであるCDK1、4、5、6、7への結合特異性の解析を行ったところ、CDK2への結合活性が一番強力なものの、CDK1とCDK6に対してもその0.4倍から0.6倍の結合能を有することが判明した。よってI-KAN化合物は、標的としていたCDK2以外にCDK1、CDK6にも結合し、担がん動物モデルを用いた画像診断に影響を与える可能性があった。そこでウェスタンブロット法を用いて、CDKファミリータンパク質の発現量を比較解析してきた。
担がんマウス作製に用いられる代表的なヒトがん細胞株5種の全細胞抽出液を調べたところ、CDK2タンパク質の発現量が多く、かつ125I-KAN化合物の細胞取り込み活性が高く、またCDK2阻害剤による細胞取り込み阻害効果が強くCDK2への特異的な結合が認められるヒト胃がん細胞株MKN45が、担がんモデル動物の作成に適していると考えられた。自施設でのアイソトープ実験は今後行えないため、新たながん細胞株を用いた細胞取込アッセイは行えなかったが、CDK2の発現量の高さから依然としてMKN45細胞が担がんモデル動物の作製に適していると推察している。
一方、最近の研究では他のCDKファミリーメンバーであるCDK3及びCDK9に関して、発がんへの関与が示唆されてきている。そこでコロナ禍のため自大学のみでの研究推進を目指し今回、この2つのCDKにおいても種々がん細胞株での発現量を比較し、さらにI-KAN化合物の結合特異性の解析を進めることとした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ禍のため、今年度も計画していた研究の推進が困難であった。本学でのアイソトープ実験は行えないため、現在CDK3及びCDK9タンパク質を定量できるウェスタンブロットのアッセイ系の構築を進め、CDK3においてはがん細胞株の抽出液10 μg中において0.2 ng前後の発現量を確認しており、CDK6と同様な低いレベルの細胞内発現を確認している。CDK9に関しては、現在定量を進めている段階である。
上記のように前年度までに解析したがん細胞株のうち、がん細胞株内でのCDK2発現量に相関して細胞取り込み活性が上昇し、またCDK2阻害剤にて細胞取り込み活性が抑制されるヒト胃がん細胞株MKN45が現在のところ、担がんモデル動物の作製に最適であると考えている。この細胞株にて担がんモデルマウスを作製できれば、放射性I-KAN化合物を用いることで個体での癌の画像診断薬としての評価が可能になると考えている。

Strategy for Future Research Activity

ヨウ素125を用いた放射性ヨウ素化反応法は確立したものの、がんのイメージングでは異なる同位体のヨウ素123を用いるため、この核種での合成も同様に可能かを検討し、高効率な合成法を確立しなければならない。この領域の研究は昨年度の課題でもあったが、本学の方針により2019年度にてアイソトープ研究センターの使用は停止されたため、共同研究の北海道大学アイソトープ総合センターにて実験を進める予定であった。しかし、コロナ禍のためアイソトープを用いた共同研究は伸展していないのが現状である。選定したがん細胞株を移植した担がんモデル動物の作成を早期に行い、SPECT法等にてI-KAN化合物ががんの画像診断薬として使用可能であるか検討を進めていきたい。
また各種CDKへの薬剤の結合活性測定を行う際、自大学ではもはや使用できない放射性アイソトープではなく発光を用いたキナーゼ活性評価系を試みているが、放射性同位元素を用いたアッセイ系より感度が低いためか、以前の結合活性測定値よりも低下する現象が生じている。引き続きアッセイ系の見直しと、新たな高感度な市販のキナーゼ活性測定キットを用いて解析を進める予定である。

Causes of Carryover

コロナ禍により、アイソトープを用いない通常の実験施行も困難な状況であり、また本学アイソトープ施設の使用停止とも重なり、本年も研究の推進が困難な一年でありましたので、次年度へと研究延長させていただいた。
昨年度に引き続き、放射性薬剤とヒトがん細胞株を用いた担がんモデルマウスの作製を行い、がんの画像診断実験解析を進める予定である。