Drug discovery targeting SLFN11 the enhancer of sensitivity to DNA-damaging anti-cancer agents

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K19415
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 村井 純子 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任准教授 (60532603)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: SLFN11 / 薬剤スクリーニング / 抗がん剤 / 耐性 / HDAC阻害剤

Outline of Annual Research Achievements

DNA障害型の抗がん剤には、古くは1960年代からのプラチナ製剤、トポイソメラーゼ阻害剤、シタラビンなどがあり、これらはがん種によっては第一選択薬として使われているほどメジャーであるが、いまだにresponder/non-responderを投与前に予測することは困難である。Schlafen 11 (SLFN11)は、大規模がんデータベースの解析から、これらの抗がん剤の感受性とmRNA発現量が最も相関する遺伝子として報告された。それ以降、様々ながん種において、SLFN11の発現量が抗がん剤効果予測バイオマーカーとして有用であることが報告されている。これらの背景から、SLFN11の発現を高める薬剤を開発し、それにより抗がん剤感受性を増強し、non-responderを無くすことが本研究の目的である。一部のepigenetic modulatorsにその作用が報告されているが、SLFN11以外の遺伝子発現にも、多大な影響を与えるため、それ以外のカテゴリーの薬剤を探索する必要がある。本研究では、まず細胞ベースの薬剤スクリニーングの系を立ち上げた。定常状態ではSLFN11の発現が低く抑えられている細胞のSLFN11遺伝子のATG直下に、ルシフェラーゼの断片となるHiBiT配列をCRISPR/Cas9システムを用いて挿入した。約4000種類の薬理活性をもつドラッグライブラリーを用いて、薬剤投与後16時間後にルシフェラーゼシグナルが高まる、つまりSLFN11のタンパク質レベルが高まる薬剤を同定した。同定した薬剤には、既知のepigenetic modulatorsであるヒストン脱アセチル化阻害剤が数種類含まれていた。別のカテゴリーの薬剤Xも同定できたので、今後はこの薬剤がSLFN11の発現を高めるメカニズムを探求する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

細胞ベースの薬剤スクリニーングの系を立ち上げた。定常状態ではSLFN11の発現が低く抑えられている、バーキットリンパ腫細胞株であるSultan細胞をつかって、SLFN11遺伝子のATG直下に、ルシフェラーゼの断片となるHiBiT配列をCRISPR/Cas9システムを用いて挿入した。薬剤選択ができない系であり、遺伝子編集の効率がそれほど期待できなかったため、トランスフェクション後の細胞を数段階に分けて希釈し、スクリーニングに使える細胞集団を得た(Sultan-HiBit株）。Sultan-HiBit株はヒストン脱アセチル化阻害剤の投与で、16時間後にルシフェラーゼシグナルをコントロールに比べて10倍に高めた。そこで、約4000種類の薬理活性をもつドラッグライブラリーを用いて、薬剤投与後16時間後にルシフェラーゼシグナルが高まる、つまりSLFN11のタンパク質レベルが高まる薬剤を同定を試みた。ポジティブヒットした薬剤には、既知のepigenetic modulatorsであるヒストン脱アセチル化阻害剤が数種類含まれていた。別のカテゴリーの薬剤Xも同定できたので、今後はこの薬剤がSLFN11の発現を高めるメカニズムを探求する。

Strategy for Future Research Activity

薬剤Xはimmuno modulatorと機能することがわかっており、直接SLFN 11発現上昇とは結びつきそうにないため、投与後のSLFN 11発現変化を経時的に追っていく。また、再現性を別種類の細胞株でもおこなう。SLFN 11発現を高めるシグナルパスウェイとして、JAK経路を我々は報告しているのでそことのリンクを探る。具体的には、遺伝子発現解析をRNA-seqで、代謝への影響をメタボローム解析で明らかにする。

Causes of Carryover

本研究費は決定交付が年度の後半であったため、当初予定していた程には試薬を消費しなかった。その分は次年度の購入に使用する。