Research on basic technologies for the creation of sugar-modified artificial nucleic acid aptamers

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15702
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: National Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition
• Principal Investigator: HOSHINO Hidekazu 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 創薬デザイン研究センター, プロジェクト研究員 (40784848)
• Project Period (FY): 2021-11-01 – 2024-03-31
• Keywords: 人工核酸 / アプタマー / 改変ポリメラーゼ / 核酸医薬

Outline of Final Research Achievements

Aptamers are functional nucleic acid molecules that can specifically bind to target molecules, and are expected to be used as molecular targeted drugs. By using artificial modified nucleic acids in in vitro selection, it is possible to obtain artificial modified nucleic acid aptamers that are highly resistant to nuclease. To achieve this, modified polymerases that can tolerate artificial modified nucleic acids are required. In this study, we aimed to expand the diversity of artificial modified nucleic acids for in vitro selection using a unique modified polymerase library. As a result of the screening, we were able to find polymerase mutants suitable for each artificial nucleic acid. In addition, we have developed new polymerase mutants, which enable the use of artificial nucleic acids with extremely high nuclease resistance in aptamer development.

Free Research Field

核酸医薬、進化分子工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

IZERVAYが加齢黄斑変性治療薬としてFDA承認されるなど、アプタマーは新規創薬モダリティとして有望である。しかし、従来のアプタマーの弱点である核酸分解酵素耐性の低さについては課題が残されていた。本研究では、改変ポリメラーゼのスクリーニングおよび新規改変ポリメラーゼの開発により、様々な人工核酸をアプタマー開発に利用することが可能となった。これにより、アプタマーの核酸分解酵素耐性の低さという課題を解決することができた。また、様々な人工核酸の伸長反応を促進する低分子を見出すことができた。使用可能な人工核酸の種類の拡張は、様々な標的分子に対して優れたアプタマーを取得することに役立てることができる。