新規低分子Met stimulatorの開発と医学応用への基盤形成

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02685
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 四ノ宮 成祥 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 分子生体制御学, 教授 (40505260)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田沼 靖一 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 教授 (10142449) ; 中村 浩之 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30274434)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ｃ-Met / 受容体型チロシンキナーゼ / 分子創薬 / 阻害剤 / 刺激剤 / COSMOS法

Outline of Annual Research Achievements

我々の研究グループは、新規Met阻害剤創製研究の途上で、MetのKinase部位に作用し、その活性を強力に増強するStimulator低分子化合物(MKS-170)を見出した。その活性を制御するメカニズムについての知見は乏しく、作用メカニズムの解明と刺激活性の強い薬剤の創製について検討を重ねてきた。
MKS-170を出発点とし、低毒性でより強いMet刺激活性を有する新規薬剤について、化合物の側鎖分子の構造を変えて誘導体を作成し、候補薬剤を選別してきている。今年度新たに作成した4つの誘導体を用いて測定した解析結果から、2つの薬剤は基準薬剤と類似する活性を有するが、残りの2つの薬剤にはMet Kinase刺激活性がないことを確認した。この構造活性相関研究から、側鎖のジメチルアミノ基が刺激活性発現のために重要であることが確認できた。一方、光親和性部位を有するプローブ分子を設計して、Kinase Domainのどのアミノ酸残基が薬剤と結合活性を有するのか検討を始めている。既にプローブ分子の設計は終えているが、合成段階での試行錯誤が続いており、この点が今後の解決点である。
また、Met Kinase DomainとStimulator低分子化合物の結合様式を明らかにするため、コムギ胚芽系を用いてRecombinantタンパクの発現精製を進めてきた。現在、Met Kinase Domain-GST tagの形で十分量のタンパクが得られており、スケールアップシステムの構築を図るとともに、これまでのAssay系での測定結果との整合性の検証を行っている。目下の問題点としては、コムギ胚芽系を用いて作成したRecombinant Met Kinase DomainがこれまでのAssay系の検出抗体と一部交差反応性があることが判明したので、解決のための対策を検討中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度に引き続き、今年度も「Met Stimulator活性を示す低分子化合物の設計」についての研究を進めてきた。その結果、より低毒性でより強いMet刺激活性を有する新規薬剤をいくつか得ている。これらの中から、さらに構造を最適化して活性の強いものをデザインしていく予定である。しかし、更なる活性を有する薬剤の最適設計（EC50の改善）を目指すためには、「結合部位の構造解析」を避けて通るわけにはいかない。現在、結合部位を検出するためのプローブ分子の作成に取り掛かっているが、分子設計自体は完了しているものの、実際の薬剤合成ステップで多くの難題（反応の不進行や回収率の低下）に阻まれ目的の化合物がまだ得られていない。目下、更なる合成法の改善に取り組んでいるところで、近々本問題点の解決を図りたい。また、Recombinant Met Kinase Domainの発現精製については、既に作成・回収の段階はクリアできているものの、実際のKinase活性を測定する段階で、活性検出抗体と交差反応性があることが判明したため、そのトラブルシューティングに時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

現在、研究進捗の阻害要因となっている2つの問題点について、できるだけ早期に解決を図り、研究の次のステップへと移行することを計画している。Met Kinase Stimulator機能を持つ低分子化合物の開発については、明確なストラテジーが示されているわけではないので、ある程度試行錯誤的な実験を通して、その道筋を示していく以外に方法はないと考えている。これらのトラブルシューティングが解決されるまでに行っておくべき研究として、これまで作成した低分子化合物をもとに、実際の細胞へのin vitroでの効果確認や毒性の検証を行っていく。そして、薬剤の更なる設計の改良が進んだ段階で、これまでに予定していた最適化分子設計及び化学合成の達成、細胞系及びin vivoにおける薬効・毒性評価、動物モデルを用いたパイロットスタディなどに繋げていきたいと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Dysfunctional ABCG2 gene polymorphisms are associated with serum uric acid levels and all-cause mortality in hemodialysis patients (2020)
  • Author(s): Nakashima Akio、Ichida Kimiyoshi、Ohkido Ichiro、Yokoyama Keitaro、Matsuo Hirotaka、Ohashi Yuki、Takada Tappei、Nakayama Akiyoshi、Suzuki Hiroshi、Shinomiya Nariyoshi、Urashima Mitsuyoshi、Yokoo Takashi
  • Journal Title: Human Cell Volume: 33 Pages: 559～568
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00342-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Subtype-specific gout susceptibility loci and enrichment of selection pressure on ABCG2 and ALDH2 identified by subtype genome-wide meta-analyses of clinically defined gout patients (2020)
  • Author(s): Nakayama Akiyoshi、Nakatochi Masahiro、Kawamura Yusuke et al. 53th out of 54
  • Journal Title: Annals of the Rheumatic Diseases Volume: 79 Pages: 657～665
  • DOI: 10.1136/annrheumdis-2019-216644
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A common variant of LDL receptor related protein 2 (LRP2) gene is associated with gout susceptibility: a meta-analysis in a Japanese population. (2020)
  • Author(s): Akashi A, Nakayama A, Kamatani Y, Higashino T, Shimizu S, Kawamura Y, Imoto M, Naito M, Hishida A, Kawaguchi M, Takao M, Matsuo M, Takada T, Ichida K, Ooyama H, Shinomiya N, Matsuo H
  • Journal Title: Hum Cell Volume: 33(2) Pages: 303-307
  • DOI: 10.1007/s13577-019-00318-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dysfunctional missense variant of OAT10/SLC22A13 decreases gout risk and serum uric acid levels. (2020)
  • Author(s): Higashino T, Morimoto K, Nakaoka H, Toyoda Y, Kawamura Y, Shimizu S, Nakamura T, Hosomichi K, Nakayama A, Ooyama K, Ooyama H, Shimizu T, Ueno M, Ito T, Tamura T, Naito M, Nakashima H, Kawaguchi M, Takao M, Kawai Y, Osada N, Ichida K, Yamamoto K, Suzuki H, Shinomiya N, Inoue I, Takada T, Matsuo H
  • Journal Title: Ann Rheum Dis Volume: 79(1) Pages: 164-166
  • DOI: 10.1136/annrheumdis-2019-216044
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Design, synthesis, and evaluation of indeno[2,1-c]pyrazolones for use as inhibitors against hypoxia-inducible factor (HIF)-1 transcriptional activity (2020)
  • Author(s): S. Fuse, K. Suzuki, T. Kuchimaru, T. Kadonosono, H. Ueda, S. Sato, S. Kizaka-Kondoh, H. Nakamura
  • Journal Title: Bioorg Med. Chem Volume: 28（1） Pages: 115207
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2019.115207
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An NAD+ dependent/sensitive transcription system: Toward a novel anti-cancer therapy (2020)
  • Author(s): Uchiumi F, Sato A, Asai M, Tanuma SI,
  • Journal Title: AIMS MOLECULAR SCIENCE Volume: 7(1) Pages: :12-28
  • DOI: 10.3934/molsci.2020002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High Expression of c-Met, PKCλ and ALDH1A3 Predicts a Poor Prognosis in Late-stage Breast Cancer, (2020)
  • Author(s): Motomura H, Nozaki Y, Onaga C, Ozaki A, Tamori S, Shiina TA, Kanai S, Ohira C, Hara Y, Harada Y, Takasawa R, Hanawa T, Tanuma SI, Mano Y, Sato T, Sato K, Akimoto K,
  • Journal Title: Anticancer Res, Volume: 40(1) Pages: 35-52
  • DOI: 10.21873/anticanres.13924
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural insights into the active site of poly(ADP-ribose) glycohydrolase using docking modes of 6-hydroxy-3H-xanthen-3-one derivative inhibitors, (2020)
  • Author(s): Shibui Y, Oyama T, Okazawa M, Yoshimori A, Abe H, Uchiumi F, Tanuma SI,
  • Journal Title: Bioorg Med Chem, Volume: 28(3) Pages: 115249
  • DOI: 10,1016/j.bmc.2019.115249
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide association study revealed novel loci which aggravate asymptomatic hyperuricaemia into gout (2019)
  • Author(s): Kawamura Y, Nakaoka H, Nakayama A,et.al（49人中48番目）
  • Journal Title: Ann Rheum Dis Volume: 78(10) Pages: 1430-1437
  • DOI: 10.1136/annrheumdis-2019-215521
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genome-wide meta-analysis identifies multiple novel loci associated with serum uric acid levels in Japanese individuals (2019)
  • Author(s): Nakatochi M, Kanai M, Nakayama A, Hishida A, et.al(51人中49番目）
  • Journal Title: Commun Biol Volume: 2 Pages: 115-115
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0339-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] linical practice guideline for renal hypouricemia (1st edition) (2019)
  • Author(s): Nakayama A, Matsuo H, Ohtahara A, Ogino K, Hakoda M, Hamada T, Hosoyamada M, Yamaguchi S, Hisatome I, Ichida K, Shinomiya N
  • Journal Title: Hum Cell Volume: 32(2) Pages: 83-87
  • DOI: 10.1007/s13577-019-00239-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of New Biokinetic-Dosimetric Models for the Simulation of Iodine Blockade in the Case of Radioiodine Exposure in Man (2019)
  • Author(s): Rump A, Eder S, Lamkowski A, Kinoshita M, Yamamoto T, Abend M, Shinomiya N, Port M
  • Journal Title: Drug Res (Stuttg) Volume: 69(11) Pages: 583-597
  • DOI: 10.1055/a-0960-5590
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anticancer Non-narcotic Opium Alkaloid Papaverine Suppresses Human Glioblastoma Cell Growth (2019)
  • Author(s): Inada M, Sato A, Shindo M, Yamamoto Y, Akasaki Y, Ichimura K, Tanuma SI
  • Journal Title: Anticancer Research Volume: 39(12) Pages: 3743-6750
  • DOI: :10.21873/anticanres.13889
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association of ABC Transporter With Resistance to FK866, a NAMPT Inhibitor, in Human Colorectal Cancer Cells (2019)
  • Author(s): Ogino Y, Sato A, Kawano Y, Aoyama T, Uchiumi F, Tanuma SI
  • Journal Title: Anticancer Research Volume: 9(12) Pages: 6457-6462
  • DOI: 10.21873/anticanres.13859
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of piceatannol-rich passion fruit seed extract on human glyoxalase I-mediated cancer cell growth (2019)
  • Author(s): Yamamoto T, Sato A, Takai Y, Yoshimori A, Umehara M, Ogino Y, Inada M, Shimada N, Nishida A, Ichida R, Takasawa R, Maruki-Uchida H, Mori S, Sai M, Morita M, Tanuma SI,
  • Journal Title: Biochem Biophys Rep, Volume: 20 Pages: 100684
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2019.100684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the human zinc finger nfx-1-type containing 1 encoding ZNFX1 gene and its response to 12-O-tetradecanoyl-13-acetate in HL-60 cells, (2019)
  • Author(s): Hamada H, Yamamura M, Ohi H, Kobayashi Y, Niwa K, Oyama T, Mano Y, Asai M, Tanuma SI, Uchiumi F,
  • Journal Title: Int J Oncol, Volume: 55（4） Pages: 896-904
  • DOI: 10.3892/ijo.2019.4860
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the human E2F4 promoter region and its response to 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate, (2019)
  • Author(s): Hamada H, Goto Y, Arakawa J, Murayama E, Ogawa Y, Konno M, Oyama T, Asai M, Sato A, Tanuma SI, Uchiumi F,
  • Journal Title: J Biochem, Volume: 166(4) Pages: 363-373
  • DOI: :10.1093/jb/mvz047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Targeting poly(ADP-ribose) glycohydrolase to draw apoptosis codes in cancer, (2019)
  • Author(s): Tanuma SI, Shibui Y, Oyama T, Uchiumi F, Abe H,
  • Journal Title: Biochem Pharmacol Volume: 167 Pages: 163-172
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2019.06.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure-based drug design of novel carborane-containing nicotinamide phosphoribosyltransferase inhibitors, (2019)
  • Author(s): Asawa Y, Katsuragi K, Sato A, Yoshimori A, Tanuma SI, Nakamura H,
  • Journal Title: Bioorg Med Chem Volume: 27(13) Pages: 2832-2844
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2019.05.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anticancer effects of a non-narcotic opium alkaloid medicine, papaverine, in human glioblastoma cells, (2019)
  • Author(s): Inada M, Shindo M, Kobayashi K, Sato A, Yamamoto Y, Akasaki Y, Ichimura K, Tanuma SI,
  • Journal Title: PLoS One, Volume: 14(5) Pages: e0216358
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0216358
  • Peer Reviewed
• [Presentation] HiCEP法と次世代シークエンシングを併用した腎細胞癌マーカーの同定 (2020)
  • Author(s): 青柳有香, 川口真, 松尾洋孝, 荒木良子, 清水聖子, 高尾幹也, 中山昌喜, 桐原真奈, 北村陽典, 湯野川春信, 安倍真澄, 四ノ宮成祥, 伊藤敬一.
  • Organizer: 第65回防衛衛生学会. (東京)
• [Presentation] NGS-HiCEP法を活用した膵癌発現データベースの構築と膵癌マーカー候補遺伝子の探索. (2020)
  • Author(s): 高尾幹也, 松尾洋孝, 荒木良子, 清水聖子, 中岡博史, 川口真, 中山昌喜, 河村優輔, 湯野川春信, 安倍真澄, 伊藤敬一, 星川真有美, 山本順司, 岸庸二, 四ノ宮成祥.
  • Organizer: 第30回日本疫学会学術総会. (京都)
• [Presentation] Development of the gene expression database of pancreatic ductal adenocarcinoma cases by NGS combined HiCEP method to identify the tumor markers. (2019)
  • Author(s): Takao M, Matsuo H, Araki R, Shimizu S, Kawaguchi M, Nakayama A, Yunokawa H, Abe M, Ito K, Hoshikawa M, Aosasa S, Yamamoto J, Shinomiya N.
  • Organizer: The 31st Meeting of? Japanese Society of Hepato-Biliary-Pancreatic Surgery. (高松)
• [Presentation] HiCEP法と次世代シークエンサーを併用した新規発現解析法による膵癌の遺伝子発現データベースの構築と膵癌マーカーの同定. (2019)
  • Author(s): 高尾幹也, 松尾洋孝, 荒木良子, 清水聖子, 川口真, 中山昌喜, 河村優輔, 青柳有香, 前原一輝, 湯野川春信, 安倍真澄, 伊藤敬一, 岸庸二, 四ノ宮成祥.
  • Organizer: 第37回日本ヒト細胞学会学術集会. (三鷹)
• [Presentation] HiCEP法と次世代シークエンサーを併用した新規発現解析法による膵癌の遺伝子発現データベースの構築と膵癌マーカーの同定. (2019)
  • Author(s): 高尾幹也, 松尾洋孝, 清水聖子, 川口真, 中山昌喜, 河村優輔, 伊藤敬一, 星川真有美, 山本順司, 岸庸二, 四ノ宮成祥.
  • Organizer: 第78回日本癌学会学術総会. (京都)
• [Presentation] HiCEP法と次世代シークエンサーを併用した腎癌組織の遺伝子発現データベースの構築と腎癌マーカーの同定. (2019)
  • Author(s): 川口真, 松尾洋孝, 荒木良子, 清水聖子, 高尾幹也, 中山昌喜, 北村陽典, 湯野川春信, 安倍真澄, 四ノ宮成祥, 伊藤敬一.
  • Organizer: 第107回日本泌尿器科学会総会. (名古屋)
• [Presentation] Analysis of neuroprotective effects by plant-derived compounds. (2019)
  • Author(s): Nozomi Tagai, Ayako Tanaka, Akira Sato, Fumiaki Uchiumi, Sei-ichi Tanuma.
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] PARG阻害活性を有するフルオロセイン誘導体に関する研究 (2019)
  • Author(s): 渋井 祐登, 大山 貴央, 阿部 英明, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] PapaverineはHMGB1-RAGE相互作用を阻害することでヒト神経膠芽腫細胞の増殖を抑制する (2019)
  • Author(s): 稲田 愛, 佐藤 聡, 新藤 実香, 市村 幸一, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Papaverine, an inhibitor of the HMGB1-RAGE interaction, suppresses glioblastoma (2019)
  • Author(s): 稲田 愛, 佐藤 聡, 新藤 実香, 市村 幸一, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • Organizer: The 78th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association（第78回日本癌学会学術総会）
• [Presentation] Genomic and tumor biological features of NAMPT inhibitor FK866 resistant human cancer cells. (2019)
  • Author(s): Yoko Ogino, Akira Sato, Fumiaki Uchiumi, Sei-ichi Tanuma.
  • Organizer: The 78th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association（第7 8回日本癌学会学術総会）
• [Presentation] Shotgun proteomics of whole leakage proteins in necrosis and apoptosis. (2019)
  • Author(s): Akira Sato, Yoko Ogino, Sei-ichi Tanuma.
  • Organizer: The 78th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association（第7 8回日本癌学会学術総会）
• [Presentation] 神経細胞保護効果を有する植物由来成分の同定及びその作用メカニズム (2019)
  • Author(s): 多賀井 希望, 田中 絢子, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • Organizer: 第63回日本薬学会関東支部大会
• [Presentation] Invited Lecture 3：Molecular mechanisms of hyperbaric stress in deep diving (2019)
  • Author(s): Nariyoshi Shinomiya
  • Organizer: The 4th Conference of APUHMS
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 公募シンポジウムⅤ「ゲノム編集技術が社会に及ぼす影響と食・農分野における課題」ゲノム編集技術が有する科学技術上のデュアルユース性について (2019)
  • Author(s): 四ノ宮成祥
  • Organizer: 日本生命倫理学会第31回年次大会
  • Invited
• [Book] ニュートン式 超図解 最強にわかる!! 死とは何か (2020)
  • Author(s): 田沼靖一
  • Total Pages: 125
  • Publisher: ニュートンプレス
  • ISBN: 978-4315522242
• [Book] リスク学事典（日本リスク研究学会編） (2019)
  • Author(s): 四ノ宮成祥
  • Total Pages: 832
  • Publisher: 丸善出版
  • ISBN: 978-4621303818
• [Book] In Hyperbaric Oxygenation Therapy, Molecular Mechanisms and Clinical Applications (N. Shinomiya & Y. Asai ed.) (2019)
  • Author(s): Nariyoshi Shinomiya
  • Total Pages: 152
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 978-9811378355