2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control and Analysis of Cells by Synthetic Small Molecules
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26220206
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上杉 志成 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 教授 (10402926)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 元也 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (40273437)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | ケミカルバイオロジー / 化学プローブ / 細胞治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
●目的1:アノイキス阻害剤の創製と活用 平成27年度までに安定かつ活性の強いアドヘサミン誘導体を見出した。平成28年度はこの誘導体を利用したアノイキス阻害剤を合成し活性をNIH3T3細胞で試験した。これまでのアノイキス阻害剤よりも強力な活性を示した。この化合物をさらに有用な化合物にするために、正常細胞をがん細胞のように転移させる化合物のアイデアを考案し、その予備実験を開始した。今後の計画の土台となった。
●目的2:心筋分化促進化合物の創製と理解 平成28年度にKY02111の結合タンパク質候補を生化学的に精製した。3年間にわたって粘り強くメカニズム研究を続け、ついに標的タンパク質の同定に至った。このタンパク質Ｘは脂質代謝に関わる酵素であり、心筋分化との関連はこれまで全く知られていない。
●目的3:ヒト幹細胞可視化化合物の創製と活用 平成28年度にKP-1の構造活性相関をより完全に把握することに成功し、目的４の進展に大きく貢献した。また、KP-1を利用した反応性化学プローブの合成に成功した。この反応性プローブとABCトランスポーターの一種の共結晶を試みた。
●目的4:ヒト幹細胞を選択的に死滅させる化合物の創製と活用 平成27年度までにKP-1の選択性メカニズムを利用しヒト多能性幹細胞を選択的に死滅させる化合物#185とKP-C3-SN38を開発した。平成28年度はKP-C3-SN38について細胞選択性を詳細に調べ、処理後の分化細胞が正常であるかも調べた。本結果は平成28年度にAngew. Chem. Int. Ed.に発表した。
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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
研究は４つの目的すべてにおいて、おおむね順調に進展している。計画に大きな変更はない。平成28年度に、Angew. Chem. Int. Ed.に１報の成果を報告した。本研究の目標は、合成小分子化合物でヒト細胞の基本的性質を操作・検出して、細胞治療の効率を高めることである。しかし、その新規物質探索研究の中で、ヒト細胞でRNA G-quadruplexを検出する化合物を偶発的に発見しJ. Am. Chem. Soc.に報告した。以下に４つの目的について自己評価理由の詳細を述べる。
●目的1：アノイキス阻害剤の創成と活用 これまでのアドヘサミン誘導体よりも活性の強い新規アノイキス阻害剤を発見できた。当初の発想よりもさらに大胆な着想で研究は進展している。
●目的2：心筋分化促進化合物の創製と理解 生理活性化合物のメカニズム決定は通常困難を極める。平成26年度、平成27年度、平成28年度の3年間にわたって粘り強くメカニズム研究を続け、ついに標的タンパク質の同定に至った。心筋分化に新しい知見を提供すると思われる。
●目的3：ヒト幹細胞可視化化合物の創成と活用 KP-1を利用した反応性化学プローブの合成に成功した。KP-1とトランスポーターの共結晶解析で分解能の改善に時間がかかっているが、ほぼ計画通りに計画は進展している。
●目的4：ヒト幹細胞を選択的に死滅させる化合物の創成と活用 平成27年度には、ヒト多能性幹細胞を選択的に死滅させるKP-1の毒性類縁体KP-C3-SN38を発見した。平成28年度に論文発表を達成した[ACIE, 2017]。この化合物は優れた選択性を示し、ヒト多能性幹細胞の除去に利用されると期待される。現在、海外大手試薬メーカーとライセンス交渉中であり、世界で活用されることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
●目的1：アノイキス阻害剤の創製と活用 正常細胞をがん細胞のように転移させる化合物を設計し、合成する。新規アノイキス阻害剤にマトリックスメタロプロテアーゼ (MMP2) を結合した分子は、アノイキスの抑制と細胞の浸潤を促進すると考えられる。まずは、アノイキス抑制活性を保ったままハロタグタンパク質と共有結合することを確認し、誘導体の最適化を行う。分担研究者の西川が動物での移植実験を行う。移植細胞の組織中での細胞浸潤を評価する。
●目的2：心筋分化促進化合物の創製と理解 KY02111がタンパク質Ｘの機能に及ぼす影響を解析する。多能性幹細胞から心筋細胞への分化の過程でタンパク質Ｘが関与しているか、既知のタンパク質Ｘの阻害剤及び活性化剤を用いて検討する。
●目的3：ヒト幹細胞可視化化合物の創製と活用 反応性KP-1とABCトランスポーターの共結晶を作成し、Ｘ線構造解析を行う。
●目的4：ヒト幹細胞を選択的に死滅させる化合物の創製と活用 ヒトiPS細胞や神経幹細胞などの幹細胞はアルカリフォスファターゼを細胞表面に発現している。SN38にリン酸基を導入し、細胞透過性を抑えた化合物を合成する。アルカリフォスファターゼによってリン酸基が除去されるときのみ細胞内に入ると予想され、幹細胞を死滅させることが期待できる。ヒトiPS細胞由来の神経混合細胞での試験を行う。
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[Journal Article] Vitamin D metabolite, 25-Hydroxyvitamin D, regulates lipid metabolism by inducing degradation of SREBP/SCAP.2017
Author(s)
Asano, L., Watanabe, M., Ryoden, Y., Usuda, K., Yamaguchi, T., Khambu, B., Takashima, M., Sato, S., Sakai, J., Nagasawa, K., Uesugi, M.
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Journal Title
Cell Chem Biol.
Volume: 24
Pages: 207-217
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A synthetic hybrid molecule for the selective removal of human pluripotent stem cells from cell mixtures.2017
Author(s)
Mao, D., Ando, S., Sato, S., Qin, Y., Hirata, N., Katsuda, Y., Kawase, E., Kuo, T.F., Minami, I., Shiba, Y., Ueda, K., Nakatsuji, N., Uesugi, M.
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Journal Title
Angew. Chem. Int. Ed.
Volume: 56
Pages: 1765-1770
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A small molecule that represses translation of G-quadruplex-containing mRNA.2016
Author(s)
Katsuda, Y., Sato, S., Asano, L., Morimura, Y., Furuta, T., Sugiyama, H., Hagihara, M., Uesugi, M.
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 138
Pages: 9037-9040
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] RNA G-Quadruplex Stabilizer2017
Author(s)
Uesugi, M.
Organizer
Asian Chemical Biology Initiative 2017 Ho Chi Minh Meeting
Place of Presentation
Ho Chi Minh City (Vietnam)
Year and Date
2017-01-20 – 2017-01-23
Int'l Joint Research / Invited
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