2022 Fiscal Year Research-status Report
DNAタグ化を用いた天然物様ライブラリーの構築と効率的生物活性評価の確立
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22K06519
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
菅原 章公 東北大学, 薬学研究科, 助教 (50581683)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | DNAエンコードライブラリー / 天然物 / 大規模ライブラリー / 創薬シーズ / 効率的スクリーニング / マクロライド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然物を基盤とした大規模かつ効率的スクリーニングが可能な化合物ライブラリーの開発は，創薬シーズ探索を飛躍的に加速させるため，医薬品開発の核をなす．しかしながら，現状では関連した天然物ライブラリーの規模は拡大されつつあるが，それらを利用した効率的スクリーニングによる生物活性物質の探索には改善すべき課題がある．そこで代表者は上記の課題解決を指向し，遺伝子資源から得られる独自の天然化学構造と DNA タグを組み合わせ，構造多様性を兼ね備えた数千万を超える大規模中分子ライブラリーの創出並びに効率的スクリーニングによる生物活性化合物探索の両立を目指す．本研究は，合成生物学的手法によって膨大な遺伝子情報から任意の天然構造を取得し，有機合成化学的生物有機化学的手法によって DNA を基盤とした構造展開を行う革新的な分子創出基盤を提供する．本研究が達成されれば，天然物を基盤とした多様性の高い大規模ライブラリーが創出できるだけでなく，創薬に資する生物活性物質の発見に繋がる．
本年度はDNA エンコードライブラリー (DEL) を構築するために1)合成化学的手法に基づいた天然化合物の生産とビルディングブロックへの変換経路の構築及びモデル基質を用いた再合成経路の設計，2) DNA タグの伸長条件の検討 3) DNA 上での分子構築検討を実施した。その結果以下の４つの成果を得た．１）2 つヒドロキシ基を有する 16 員環マクロライドPEML-3 を 800 mg単離した．２）液相合成においてモデル基質を用いた環化体の合成経路を確立した．３）DNA タグの伸長段階における酵素反応の条件を確立した．４）DNA上で環化体を得ることに成功した．
本研究の達成により天然化合物を活用した医薬シーズの探索研究の飛躍的な加速が期待される．
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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
本研究の一年目は，DNA エンコードライブラリー (DEL) を構築するために1)合成化学的手法に基づいた天然化合物の生産とビルディングブロックへの変換経路の構築及びモデル基質を用いた再合成経路の設計，2) DNA タグの伸長条件の検討 3) DNA 上での分子構築検討を計画し実行した。
その結果以下の４つの成果を得た．１）2 つヒドロキシ基を有する 16 員環マクロライドPEML-3 を 800 mg単離した．２）液相合成においてモデル基質を用いた環化体の合成経路を確立した．３）DNA タグの伸長段階における酵素反応の条件を確立した．４）DNA上で環化体を得ることに成功した．
しかしながら，購入したアミノ酸100 種類に対してアミド縮合での変換率を検討することまでは達成できなかった．したがって，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も，本研究の目的が達成できるように研究計画に基づいて研究を推進していく予定である．具体的には，購入したアミノ酸100 種類に対してアミド縮合での変換率を検討する．また，所望のマクロライド天然物数種を培養し，単離精製する．得られたマクロライドは有機合成によって誘導体化し，DNA エンコードライブラリーに使用可能な適切な官能基を導入する．必要なビルディングブロックが得られた後，実際に大規模DNA エンコードライブラリーの構築に進む．
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| Causes of Carryover |
（次年度使用額が生じた理由）
反応条件の検討によって酵素量等を減少させることができたために次年度使用額が発生した．
（使用計画）
今後は大規模ライブラリーを構築するために，試薬や酵素量が増加する見込みである．したがって，今年度の請求額と合わせて，次年度に計画している研究の遂行に使用する．
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