CHAperone-Mediated Protein degradation (CHAMP) based novel therapy for castration resistant prostate cancer

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K09534
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 木島 敏樹 獨協医科大学, 医学部, 講師 (90569500)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 前立腺癌 / 熱ショック蛋白質 / ブロモドメイン蛋白質 / 蛋白質分解

Outline of Annual Research Achievements

熱ショック蛋白質（Heat shock protein: HSP）とは、新生蛋白質の成熟・安定化、変性蛋白質の修復・分解などを司る分子シャペロンである。特にHSP90は、多くの癌原蛋白質の安定化・機能発現に必須であるため、HSP90阻害剤がこれまで癌治療ターゲットとして注目されてきた。一方、HSPを介した蛋白分解は癌治療の観点では利用されてこなかったが、今回我々は、HSP90結合部位と標的蛋白質結合部位をリンカーで結合した薬剤により、HSP90を介したユビキチン化および蛋白分解を促進する、HSP90調節性標的蛋白質分解誘導(Chaperone-mediated protein degradation: CHAMP)の薬剤基盤を開発した。本研究計画では、去勢抵抗性前立腺癌を対象として、エピジェネティックな癌治療ターゲットとして注目されるブロモドメイン蛋白質BRD4の分解誘導剤（CHAMP-BRD4）を用い、その治療効果を検討する。
初年度は、前立腺癌細胞株を用いて、CHAMP-BRD4によるBRD4蛋白分解効果(Western blot)や、前立腺癌細胞株に対する抗腫瘍効果(in vitro)を検討予定であった。
しかしながら、CHAMPはHSP90結合部位としてHSP90阻害剤を利用しており、細胞生存に関わる熱ショック反応を惹起し、本薬剤の抗腫瘍効果を損ないうるため、まず、CHAMP-BRD4により惹起される熱ショック反応について、詳細な解析を行う事とした。具体的には、熱ショック反応のモニタリングのために、熱ショック因子（HSF1）とルシフェラーゼを結合したプラスミドを作成し、前立腺癌細胞株へ導入し、CHAMP-BRD4投与、熱ショック、およびその両者の刺激を加え、ルシフェレースアッセイにより熱ショック反応を評価した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

CHAMP-BRD4により惹起される熱ショック反応について評価を施行した。熱ショック反応のモニタリングのために、熱ショック因子（HSF1）にルシフェラーゼを結合したプラスミドを作成し、前立腺癌細胞株へ導入し、CHAMP-BRD4投与、熱ショック、およびその両者の刺激を加え、ルシフェレースアッセイにより熱ショック反応を評価した。CHAMP-BRD4は単独では熱ショック反応をほとんど惹起しないが、熱ショックと同時に加えると、熱ショック反応を高度に惹起するすることが示された。CHAMP-BRD4による抗腫瘍効果を最大限に発揮させるには、熱ショック反応を抑えるためにHSF1阻害剤を併用することが重要である可能性が示唆された。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、初年度に施行予定であった、1）前立腺癌細胞株におけるCHAMP-BRD4のBRD4分解効果(Western blot) 、2）前立腺癌細胞株(in vitro)におけるCHAMP-BRD4の抗腫瘍効果、3）前立腺癌細胞株におけるCHAMP-BRD4のAR抑制効果、を中心に解析する。初年度の成果に基づき、CHAMP-BRD4にHSF1阻害剤を併用することにより、熱ショック反応を抑えより高い抗腫瘍効果が得られるかについても検討する方針である。

Causes of Carryover

当初の実験計画から予定を変更したため、初年度の購入物品が予定より少なく、次年度使用額が発生した。次年度より計画通り使用予定である。

Research Products

• [Journal Article] Increased co-expression of stromal HHLA2 and fibroblast activation protein in upper tract urothelial carcinoma (2023)
  • Author(s): Nishihara Daisaku、Kijima Toshiki、Arai Kyoko、Kamai Takao
  • Journal Title: International Urology and Nephrology Volume: 55 Pages: 867～874
  • DOI: 10.1007/s11255-022-03458-0
• [Journal Article] Cancer immunohistogram representing cancer-immunity cycle by immunohistochemistry predicts the efficacy of immune checkpoint inhibitors in urological cancer patients (2022)
  • Author(s): Kijima Toshiki、Kubo Terufumi、Nishihara Daisaku、Nukui Akinori、Hirohashi Yoshihiko、Torigoe Toshihiko、Kamai Takao
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 10617
  • DOI: 10.1038/s41598-022-14700-1
• [Journal Article] Association of Nrf2 expression and mutation with Weiss and Helsinki scores in adrenocortical carcinoma (2022)
  • Author(s): Kamai Takao、Murakami Satoshi、Arai Kyoko、Ishida Kazuyuki、Kijima Toshiki
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 113 Pages: 2368～2377
  • DOI: 10.1111/cas.15379
• [Journal Article] Increased expression of Nrf2 and elevated glucose uptake in pheochromocytoma and paraganglioma with SDHB gene mutation (2022)
  • Author(s): Kamai Takao、Murakami Satoshi、Arai Kyoko、Nishihara Daisaku、Uematsu Toshitaka、Ishida Kazuyuki、Kijima Toshiki
  • Journal Title: BMC Cancer Volume: 22 Pages: 289
  • DOI: 10.1186/s12885-022-09415-5
• [Presentation] Tertiary lymphoid structures correlate with better prognosis in retroperitoneal sarcoma (2023)
  • Author(s): Kijima Toshiki, Takada-Owada Atsuko, Shimoda Hiroki, Imasato Naoki, Nakamura Gaku, Kokubun Hidetoshi, Suzuki Issei, Takei Kohei, Nishihara Daisaku, Betsunoh Hironori, Nakazato Yoshimasa, Yashi Masahiro, Ishida Kazuyuki, Kamai Takao.
  • Organizer: the 38th Annual European Association of Urology Congress
  • Int'l Joint Research