Identification and clinical usefulness of biomarkers for treatment option of multiple myeloma

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07405
• Research Institution: Daiichi University, College of Pharmaceutical Sciences
• Principal Investigator: 炬口 真理子 第一薬科大学, 薬学部, 教授 (10379430)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角山 圭一 姫路獨協大学, 薬学部, 准教授 (70454767)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 多発性骨髄腫 / レナリドミド / バイオマーカー / セレブロン / ユビキチン結合酵素

Outline of Annual Research Achievements

生体内の蛋白質品質管理機構の一つにユビキチン-プロテアソーム系がある。ユビキチン化にはユビキチン活性化酵素(E1)、ユビキチン結合酵素(E2)及びユビキチンリガーゼ(E3)の3つの酵素が必要であり、これらは蛋白質固有である。
多発性骨髄腫(MM)患者の初回標準治療は、ダラツムマブにプロテアソーム阻害剤のボルテゾミブか免疫調整薬(IMiDs)のレナリドミドの何れかを併用するが、両者を選択するためのバイオマーカーはない。我々はこれまで、ボルテゾミブのバイオマーカーとしてユビキチン結合酵素(E2)であるUbcH8を報告した。今回、レナリドミドのバイオマーカーを探索し、その有用性を検証することを目的とした。
2021年度(初年度)、MM細胞株においてレナリドミドは、E3複合体CRL4(DDB1-Cul4-Roc1-CRBN)のセレブロン(CRBN)に結合して基質蛋白Ikaros及びAiolosのプロテアソームでの分解を誘導することを実験にて確認した。次にIkaros、Aiolosの特異的E2をTrypsin Resistant Tandem Ubiquitin-binding Entity法を用いて探索したが同定できなかった。
2022年度、新たにE2 scan Kit(Ubiquigent社)を用いてE2探索を試みた。これは34種類のE2酵素の中から特定のE3及び基質と反応するE2を同定するものである。E3複合体CRL4と基質Ikarosを34種のE2酵素とそれぞれ反応させウエスタンブロット法によりIkarosの特異的E2を調べたところ、数種 (UBE2D1、2D2、2D3、2E1、2D1など)のE2と反応し、非特異反応を除外することができなかった。また再現性もとれていない。Aiolosについても同様の結果であった。今年度の実験においても目的E2が同定されていない。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当初の計画では、初年度に免疫調整薬(IMiDs)が結合するユビキチンリガーゼ(E3)であるセレブロンの特異的ユビキチン結合酵素(E2)を同定することを目指していたが、未だに同定できていない。そのため相当の遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

・レナリドミドによりプロテアソームで分解誘導されるIkarosのE2を10種類程度に絞って、個々にE1とE3複合体を反応させてユビキチン化反応を起こさせて、Ikarosの特異的E2を同定する。
・IkarosのE2が同定された場合、次に、同定されたE2がAiolosにおいてもユビキチン化を誘導するかどうかを調べ、目的のE2であることを確認する。
・E2同定後、レナリドミド濃度によるE2発現量の変化を調べて、バイオマーカーとして有用であるかを検討する。

Causes of Carryover

理由
実験が遅れているため
使用計画
研究費の大部分はE2同定のための解析試薬および物品の購入に使用する予定である。