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2022 Fiscal Year Research-status Report

標的タンパク質結合ペプチド一斉同定を可能にする新規超高速スクリーニング技術の開発

Research Project

Project/Area Number 21K06475
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

川上 隆史  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (60638881)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsDirected evolution / SELEX / PUREシステム / mRNAディスプレイ / in vitro virus / 遺伝暗号拡張技術 / cDNAディスプレイ / FGFR
Outline of Annual Research Achievements

PURE(Polypeptide synthesis Using Recombinant Elements)システムと遺伝暗号拡張技術(genetic code expansion)とin vitro virus(mRNAディスプレイ)法あるいはcDNAディスプレイ法を用いて、芳香族求核置換反応などにより環状化した非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物のDNAコード化ライブラリー(DEL)をリボソーム翻訳合成により調製した。数兆種類の非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物のDNAコード化ライブラリー(DEL)より、分子進化工学的スクリーニング(Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment, SELEX)法を用いて、がんに関わる創薬標的タンパク質である線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)などに結合する完全新規の非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物を複数種類、同定することに成功した。また、同定した新規FGFR結合環状(Nアルキル)ペプチド化合物が、FGF/FGFR間相互作用を阻害すること、FGFR発現細胞MCF7内のFGF依存的なFGFRリン酸化活性をアンタゴナイズすること、MCF7のFGF依存的な細胞増殖を阻害することも発見した。
本研究成果は、日本農芸化学会2023年度大会、および、第74回日本生物工学会大会、第74回日本細胞生物学会、の学会で成果発表を行なっている。また、査読付き学術論文であるChemical Communications誌やBiomaterials Science誌等に掲載される研究成果発表も併せて行なっている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

数兆種類の非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物のDNAコード化ライブラリー(DEL)より、分子進化工学的スクリーニング(Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment, SELEX)法を用いて、がんに関わる創薬標的タンパク質である線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)などに結合する完全新規の非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物を複数種類、同定することに成功したため。また、同定した新規FGFR結合環状(Nアルキル)ペプチド化合物が、FGF/FGFR間相互作用を阻害すること、FGFR発現細胞MCF7内のFGF依存的なFGFRリン酸化活性をアンタゴナイズすること、MCF7のFGF依存的な細胞増殖を阻害することも発見したため。
そして、本研究成果は、日本農芸化学会2023年度大会および第74回日本生物工学会大会、第74回日本細胞生物学会の学会で成果発表を行なっているため。また、査読付き学術論文であるChemical Communications誌やBiomaterials Science誌等に掲載される研究成果発表も併せて行なっているため。

Strategy for Future Research Activity

これまでに、PUREシステムと遺伝暗号拡張技術(genetic code expansion)とin vitro virus(mRNAディスプレイ)法あるいはcDNAディスプレイ法を用いて、芳香族求核置換反応などにより環状化した非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物のDNAコード化ライブラリー(DEL)をリボソーム翻訳合成により調製した。数兆種類の非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物のDNAコード化ライブラリー(DEL)より、分子進化工学的スクリーニング(Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment, SELEX)法を用いて、がんに関わる創薬標的タンパク質である線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)などに結合する完全新規の非天然型環状(Nアルキル)ペプチド化合物を複数種類、同定することに成功した。また、同定した新規FGFR結合環状(Nアルキル)ペプチド化合物が、FGF/FGFR間相互作用を阻害すること、FGFR発現細胞MCF7内のFGF依存的なFGFRリン酸化活性をアンタゴナイズすること、MCF7のFGF依存的な細胞増殖を阻害することも発見した。
そこで今後は、SELEXスクリーニングにより同定した新規FGFR結合環状(Nアルキル)ペプチド化合物をモデル標的タンパク質結合ペプチドとして、標的タンパク質結合ペプチド一斉同定を可能にする新規超高速スクリーニング技術を開発していく予定である。

Causes of Carryover

研究計画が順調に進んだため、計画よりも研究費を抑えることが可能となった。また、所属機関の共用機器が使用可能となったため、計画よりも研究費を抑えることが可能となった。引き続き、生物学実験試薬・器具、化学実験試薬・器具などの物品費、配列解析のためのその他費用として使用する計画である。

  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Growth optimization of single-phase novel colloidal perovskite Cs3Bi2I9 nanocrystals and Cs3Bi2I9@SiO2 coreshell nanocomposites for bio-medical application2022

    • Author(s)
      Vedi Santhana、Dheivasigamani Thangaraju、Selvam Govarthini Seerangan、Kawakami Takashi、Rajeswaran Narmadha、Rajendran Selvakumar、Muthukaruppan Alagar、AlFaify S.、Shkir Mohd.
    • Journal Title

      Biomaterials Science

      Volume: 10 Pages: 5956~5967

    • DOI

      10.1039/d2bm00773h

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] In vitro display evolution of unnatural peptides spontaneously cyclized via intramolecular nucleophilic aromatic substitutions2022

    • Author(s)
      Yokoyama Takumi、Ando Takehiro、Takamori Yukio、Fuji Daisuke、Sato Masashi、Vedi Santhana、Yamamoto Mizuki、Kawakami Takashi
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Pages: 5237~5240

    • DOI

      10.1039/d2cc00584k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of IL-5-binding unnatural cyclic peptides from multiple libraries by directed evolution2022

    • Author(s)
      Fuji Daisuke、Ando Takehiro、Sato Masashi、Vedi Santhana、Takamori Yukio、Yokoyama Takumi、Yamamoto Mizuki、Kawakami Takashi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 610 Pages: 188~195

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.04.043

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Artificial aptamer that inhibits interleukin-23/interleukin-23 receptor interaction discovered via SELEX2022

    • Author(s)
      Takamori Yukio、Ando Takehiro、Sato Masashi、Vedi Santhana、Fuji Daisuke、Yokoyama Takumi、Tsukamoto Keita、Yamamoto Mizuki、Kawakami Takashi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 614 Pages: 17~21

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.05.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A human epidermal growth factor receptor 3/heregulin interaction inhibitor aptamer discovered using SELEX2022

    • Author(s)
      Yokoyama Takumi、Ando Takehiro、Iwamoto Rina、Fuji Daisuke、Yamamoto Mizuki、Kawakami Takashi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 553 Pages: 148~153

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.03.076

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Discovery and functional analysis of novel PCSK9-binding unnatural cyclic peptides by SELEX for hypercholesterolemia treatment2023

    • Author(s)
      Vedi Santhana、安東丈洋、横山匠、高守幸男、王桐、冨士大輔、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
  • [Presentation] がん分子標的治療薬開発のための新規FGF/FGR間相互作用阻害ペプチドのSELEX法による探索と機能解析2023

    • Author(s)
      高守幸男、佐藤将、安東丈洋、横山匠、Vedi Santhana、王桐、冨士大輔、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
  • [Presentation] Functional analysis of bioactive unnatural cyclic peptides discovered by SELEX using the PURE system, genetic code expansion and mRNA display2023

    • Author(s)
      王桐、安東丈洋、横山匠、高守幸男、Vedi Santhana、冨士大輔、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
  • [Presentation] 自己免疫疾患治療薬開発のための新規ペプチド阻害剤のSELEX法による探索と機能解析2023

    • Author(s)
      冨士大輔、安東丈洋、横山匠、高守幸男、Vedi Santhana、王桐、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
  • [Presentation] Development of functional unnatural cyclic peptides by PURE system, genetic code expansion and mRNA display2023

    • Author(s)
      Vedi Santhana、安東丈洋、佐藤将、高守幸男、横山匠、冨士大輔、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      第74回日本生物工学会大会
  • [Presentation] がん治療への応用を目指した新規ペプチド阻害剤のSELEX法による開発2023

    • Author(s)
      高守幸男、佐藤将、安東丈洋、Vedi Santhana、横山匠、冨士大輔、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      第74回日本生物工学会大会
  • [Presentation] 自己免疫疾患治療への応用を目指した新規ペプチド阻害剤のSELEX法による開発2023

    • Author(s)
      冨士大輔、安東丈洋、Vedi Santhana、佐藤将、高守幸男、横山匠、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      第74回日本生物工学会大会
  • [Presentation] SELEX法により同定した新規人工環状Nアルキルペプチド化合物によるガン細胞増殖の阻害2023

    • Author(s)
      高守幸男、佐藤将、Vedi Santhana、安東丈洋、横山匠、冨士大輔、山本美月、川上隆史
    • Organizer
      第74回日本細胞生物学会
  • [Presentation] Discovery of HER3/HRG inhibitors by SELEX and functional analysis for cancer treatment2023

    • Author(s)
      Santhana Vedi, Takumi Yokoyama, Takehiro Ando, Masashi Sato, Yukio Takamori, Daisuke Fuji, Mizuki Yamamoto, and Takashi Kawakami
    • Organizer
      第74回日本細胞生物学会
  • [Book] ペプチド医薬品開発のための新規ペプチド環状化法の開発と非天然型環状ペプチドSELEX への応用2022

    • Author(s)
      高守幸男、冨士大輔、安東丈洋、横山匠、佐藤将、ベディサンタナ、山本美月、川上隆史
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Remarks] 川上研のHP

    • URL

      https://tkawakami.wixsite.com/kawakami-laboratory

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 芳香族求核置換反応で環化する環状ペプチド及びそれらのペプチドライブラリー、製造方法並びにスクリーニング方法2022

    • Inventor(s)
      川上 隆史
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人山梨大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2022/024227
    • Overseas

URL: 

Published: 2023-12-25  

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