相補性に依存しない機能性RNAの研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18107005
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中村 義一 東京大学, 医科学研究所, 教授 (40114590)
• Keywords: アプタマー / RNA / SELEX / 分子擬態 / サイトカイン / 創薬 / 自己免疫疾患 / RNA造形力

Research Abstract

本年度は、試験管内進化法(SELEX)を用いた人工アプタマーの創成によるRNA機能の多角的研究開発に特化して研究を推進した。以下にそれらの成果を要約する。
1)IL-17Aアプタマー:T細胞サブタイプTh17細胞が産生するサイトカインIL-17Aの発現異常は自己免疫疾患の要因となる。今年度、ヒトIL-17Aに対して作出したアプタマーの薬効評価と医薬開発を目的とした最適化実験を実施した。開発候補アプタマーはIL-17Aに対して解離定数50pMの強い親和性をもち、受容体への結合を顕著に阻害する。試験管内反応と細胞試験でも強いIL-17A阻害効果を示し、2種類のマウス病態モデル(EAEモデルと誘導関節炎モデル)において顕著な発症抑制効果が確認された。医薬開発のGLP試験のために候補品の最適化と塩基修飾による安定化を行った。
2)IL-17A/Fヘテロ2量体特異的アプタマー:IL-17には6種類のサブタイプが存在し、そのうちIL-17AとIL-17Fの2種類が主要な構成メンバーである。IL-17は2量体を形成するため、生体内にはホモ2量体(IL-17A/AとIL-17F/F)とヘテロ2量体(IL-17A/F)が存在し、上述のIL-17Aアプタマーや既存の抗体がホモとヘテロいずれにも交差するためにIL-17A/F単独の機能が明らかにされていない。本研究ではIL-17A/Fヘテロ2量体に対してsubtractive SELEXを行い、ホモ2量体に交差しないIL-17A/Fヘテロ2量体特異的なアブタマーの創製に成功した。この特異性は細胞評価においても確認できた。
3)IgGアプタマー:ヒトIgGに対するアプタマーとIgGとの複合体とのX線結晶構造解析から、電荷相互作用を伴わずに、多数の弱い結合(水素結合やファンデルワールスカ)によって、アプタマーRNAがIgGの結合面の形状にinduced-fitし結合する原子像を明らかにした。このようなRNAの優れた造形力に対して、RNA Plasticityという概念を提唱した。

Research Products

• [Journal Article] tRNA mimicry in translation termination and beyond. (2011)
  • Author(s): Nakamura, Y., Ito, K.
  • Journal Title: WIRES RNA Volume: (in press)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antagonistic RNA aptamer specific to a heterodimeric form of human interleukin-17A/F. (2011)
  • Author(s): Adachi, H., Ishiguro, A., Hamada, M., Sakota, E., Asai, K., Nakamura, Y.
  • Journal Title: Biochimie Volume: (in press)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A binary Cy3 aptamer probe composed of folded modules. (2010)
  • Author(s): Endo, K., Nakamura, Y.
  • Journal Title: Anal..Biochem. Volume: 400 Pages: 103-109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel class of bacterial translation factor RF3 mutations suggests specific structural domains for premature peptidyl-tRNA drop-off. (2010)
  • Author(s): Watanabe, Y., Nakamura, Y., Ito, K.
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: 584 Pages: 790-794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational plasticity of RNA for target recognition as revealed by the 2.15 A crystal structure of a human IgG-aptamer complex (2010)
  • Author(s): Nomura, Y., Sugiyama, S., Sakamota, T., Miyakawa, S., Adachi, H., Takano, K., Murakami, S., Inoue, T., Mori, Y., Nakamura, Y., Matsumura, H.
  • Journal Title: Nucl.Acids Res. Volume: 38 Pages: 7822-7829
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Therapeutic potential of anti-interleukin-17A aptamer:suppression of IL-17A signaling and attenuation of autoimmunity in mouse models. (2010)
  • Author(s): Ishiguro, A., Akiyama, T., Adachi, H., Inoue, J., Nakamura, Y.
  • Journal Title: Arthritis Rheum. Volume: 63-2 Pages: 455-466
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aptamer:Biology to Applications. (2010)
  • Author(s): Nakamura, Y.
  • Journal Title: Advances in Polymer Science Volume: Review Volume"Nucleic Acid Drugs"(in press)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] RNA aptamer-based optical nanostructured sensor for highly sensitive and label-free detection of antigen-antibody reactions. (2010)
  • Author(s): Hiep, H.M., Saito, M., Nakamura, Y., Tamiya, E.
  • Journal Title: Anal.Bioanal.Chem. Volume: 396 Pages: 2575-2581
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] [PSI+]aggregate enlargement in rnql non-prion domain mutants, leading to a loss-of-prion in yeast (2010)
  • Author(s): Kurahashi, H., Pack, C., Shibata;S., Oishi, K., Sako, Y., Nakamura, Y.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: (in press)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Conformational Plasticity of RNA and Therapeutic Aptamers to Midlkine and Interleukin 17 (2010)
  • Author(s): Nakamura, Y.
  • Organizer: POSTEC International Sympojium on "Aptamer as an emerging technology for biomedical application"
  • Place of Presentation: Pohang, Korea
  • Year and Date: 2010-12-01
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/molbiol/index.html