2020 Fiscal Year Research-status Report
KSP阻害システイン誘導体の抗がん作用を活かす新規抗体薬物複合体の開発
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20K06969
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
小郷 尚久 静岡県立大学, 薬学研究院, 講師 (20501307)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 抗体薬物複合体 / ADC / プロドラッグ / システイン誘導体 / 抗がん / in silico / 構造活性相関 / Trastuzumab |
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| Outline of Annual Research Achievements |
創薬モダリティの中で抗体薬物複合体(antibody-drug conjugate, ADC)は次世代の抗体医薬として期待されている。本研究では、独自に創製したキネシンモータータンパク質KSP阻害システイン誘導体のがんへの選択的なデリバリーと新たなADC開発を目的として①新規リンカーペイロードの系統的な化学合成によるライブラリー構築と②その複合化によるADC創出を行う。令和2年度はドッキングソフトMOEを用いてシステイン誘導体のKSP阻害に係わるファーマコフォアを解析し、KSPとの相互作用にアミノ基は必須、カルボキシル基は変換可能、これらは実際の構造活性相関の結果を説明できることが判った。次にアミノ基変換によるKSP阻害活性のマスキング、すなわちがん細胞で高発現が報告されている酵素gamma-glutamyltransferaseにより殺細胞活性を示すプロドラッグのデザインと合成評価について論文化した。さらにADC適応可能なリンカーペイロードとして、カルボキシル基を起点としたリンカー導入を検討した。まず抗体とのコンジュゲートはヒンジ領域のS-S結合を標的とし、末端にマレイミドを持つPEGリンカーペイロード（LP1）を合成した。LP1は元のシステイン誘導体の高い細胞増殖阻害活性を維持していること、LC-MSにてシステインと反応することを確認した。TrastuzumabとコンジュゲートしたTrastuzumab-LP1は、PBSおよび Trastuzumabと比べ有意に細胞増殖阻害（SKOV-3）することも判明した。現在、PEG以外に細胞内酵素lysosomeにより開裂可能なペプチドを導入したリンカーペイロード（LP2）の合成と抗体への導入を検討している。今後、Trastuzumab-LP1, -LP2のADCとしての分析、in vitro評価をさらに進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和2年度は、システイン誘導体を有するリンカーペイロードライブラリーの構築と抗体への複合化を行う計画であった。まずリンカーペイロードデザインとして、in silicoを活用したシステイン誘導体のKSP阻害に係わるファーマコフォア解析を実際の構造活性相関情報と照らし合わせて解析することにより、KSPとの相互作用にアミノ基は必須、カルボキシル基は変換可能という重要な知見を得ることが出来た。この知見はシステイン誘導体アミノ基修飾による抗がんプロドラッグ創製にも繋がった。システイン誘導体アミノ基フリーのペイロード合成では、トリホスゲン処理によるoxazolidine-2,5-dione環化と続くリンカー末端アミノ基とのアミド化反応により高収率でPEGリンカー導入化合物（LP1）を合成することができた。LP1はIC50値34 nM（HCT-116）と元のシステイン誘導体の高い細胞毒性を維持していること、LC-MSにてシステインと反応することから抗体のSH基を標的としたリンカーペイロードとして機能可能であることが示された。予備的ではあるがTrastuzumabとコンジュゲートしたTrastuzumab-LP1は、PBSおよび Trastuzumabと比べ有意に細胞増殖阻害（SKOV-3）することも判明している。現在、LC-MS解析等によるTrastuzumab-LP1の薬物抗体比(drug-to-antibody ratios, DAR)の算出や物性評価を行っている。さらに他のタイプのリンカーとして細胞内酵素（lysosome）により開裂可能なペプチド（ValCitPAB）を導入したリンカーペイロード（LP2）の合成と抗体への導入を検討している。全体的には、今年度計画した研究項目は概ね着手することができており、全体3年計画中の初年度に予定していた計画通りに進捗を達成できたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、引き続きシステイン誘導体を有するリンカーペイロードライブラリーの構築と抗体への複合化、続くADCとしての生物活性評価を継続する。リンカーペイロードライブラリーに関しては、これまでの開裂・非開裂リンカーの他にも新規なリンカーをデザイン合成したいと考えている。とりわけTrastuzumab-LP1, -LP2についてはADCとしてのDAR算出をはじめとした種々の分析・評価、in vitro評価をさらに進める。現在評価しているヒト卵巣がん細胞株SKOV-3のHER2発現は確認できているものの、発現量の違いによるADCの薬効について、他の細胞株やsiRNAを使用して評価検証していく。これらの研究によりがん細胞を特異的に認識する新規システイン誘導体の可能を追求していく。
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