Development of chemoresistance-overcoming agent targeting p62-Keap1-Nrf2 axis

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K16322
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 安田 大輔 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 特任助教 (40736097)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 抗癌剤耐性 / p62 / Keap1 / Nrf2 / 肝細胞癌 / ソラフェニブ / レンバチニブ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、研究代表者らが新規に見出した、リン酸化p62-Keap1のタンパク質間相互作用阻害剤を活用し、抗癌剤耐性を克服するユニークな化合物群の創製と応用を目指す。リン酸化p62はKeap1と相互作用することで生体防御因子Nrf2を活性化し、がん細胞の抗癌剤耐性を増強させる。これを抑制する化合物は、抗癌剤耐性を克服するための医薬品シーズとして非常に有用と考えられる。
スクリーニングにより見出した2-アセトニル-1,4-ビス[(エトキシベンゼンスルホニル)アミノ]ナフタレン (K67) のエトキシ基をイソプロポキシ基に置換した化合物KOA145は、抗癌剤ソラフェニブ耐性肝がん細胞株Huh-1に対しK67の10分の1の濃度で有意な抗癌剤耐性抑制効果を示した。KOA145単独では細胞生存率に影響しなかったことから、KOA145はp62-Keap1のタンパク質間相互作用を阻害しNrf2活性化を抑制することで抗癌剤耐性克服効果を示すことが示唆された。
研究代表者はこれまで肝細胞がんに適応のある分子標的薬ソラフェニブ及びレゴラフェニブを中心にHuh-1の薬剤耐性とKOA145の抗癌剤耐性克服効果を検討してきた。今年度はさらに、近年承認された分子標的薬レンバチニブに対しても、Huh-1が薬剤耐性を示すこと、及びKOA145が耐性克服効果を示すことを新たに明らかとした。また、さらなる構造展開としてKOA145のナフタレン環2位アセトニル基末端をアミド型とした新規化合物群をデザイン・合成した。そのうち末端をジメチルアミドとした誘導体は、Huh-1に対しKOA145よりも強力なレンバチニブ耐性克服効果を示した。アミド型誘導体が有用であることは、抗癌剤耐性克服剤の活性や物性、代謝安定性などを向上する構造展開の幅を大きく広げることに繋がり、今後の研究の発展において意義深い知見であることが示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

既に見出していたKOA145が、Huh-1細胞のレンバチニブ耐性をも克服する作用を見出せたことは非常に重要な進展である。レンバチニブはソラフェニブと並ぶ切除不能肝細胞がんの一時治療薬であり、また他の難治性がんにも広く応用されている薬剤である。Huh-1がレンバチニブ耐性を有することはリン酸化p62の過剰発現によるNrf2の活性化が耐性に関与していることを示唆しており、リン酸化p62-Keap1タンパク質間相互作用阻害剤がさまざまな抗癌剤の耐性克服薬となり得ることを強く支持する結果となった。
また、新たな誘導体のデザイン・合成を行い、アミド型化合物にもKOA145と同等かそれ以上の抗癌剤耐性克服効果があることを明らかにした。アミド型化合物は構造展開の幅を大きく広げることが期待でき、それにより活性や物性、代謝安定性の向上した改良型誘導体の創製が見込める。
以上より、１年目の目標である新規誘導体の合成及びソラフェニブ以外の薬剤に対する耐性克服効果の評価と強力な誘導体の創製を達成したため、本課題はおおむね順調に進行していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

アミド型誘導体のさらなる構造展開を行い、活性、物性、代謝安定性などを多面的に評価することによりドラッグライクネスの高い新規化合物の創製に着手する。具体的には、エチルアミン、ジエチルアミン、グリシン、サルコシン、ピペリジン構造を末端に有するアミドなどを合成する。
また、一連の誘導体がリン酸化p62-Keap1のタンパク質間相互作用の抑制によるNrf2の不活性化を通じて抗癌剤耐性克服効果を示しているか確認するため、イムノブロット法によるタンパク質発現の検出や、Nrf2活性化剤を加えた際の細胞生存率に与える影響などを評価する。
さらに、多種のNrf2異常活性化がん細胞株 (ヒト結腸腺癌株HT-29など) に対しても一連の誘導体の抗癌剤耐性克服効果を評価することにより、その応用性を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Inhibitors of the protein-protein interaction between phosphorylated p62 and Keap1 attenuate chemoresistance in a human hepatocellular carcinoma cell line (2020)
  • Author(s): Daisuke Yasuda, Tomoyuki Ohe, Kyoko Takahashi, Riyo Imamura, Hirotatsu Kojima, Takayoshi Okabe, Yoshinobu Ichimura, Masaaki Komatsu, Masayuki Yamamoto, Tetsuo Nagano, Tadahiko Mashino
  • Journal Title: Free Radical Research Volume: Mar 30 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1080/10715762.2020.1732955
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research