ゲノム認識エピジェネティック変更化合物の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 26112517
• Research Institution: Chiba Cancer Center (Research Institute)
• Principal Investigator: 永瀬 浩喜 千葉県がんセンター(研究所), がん遺伝創薬研究室, 研究所長 (90322073)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: エピジェネティクス / エピゲノム / 化学バイオプローブ / ヒストン脱アセチル化阻害剤 / ピロールイミダゾールポリアミド

Outline of Annual Research Achievements

エピゲノムをゲノム領域特異的に変更することを念頭にHDAC阻害剤と配列認識DNA副溝結合化合物の複合体を多数作成した。その中で分化した細胞の形態を未分化細胞に誘導でき、ES細胞の発現パターンに近づけることの出来る複数の化合物を得た。それぞれが認識する配列は異なるが、同様の遺伝子群もしくはその下流遺伝子群の発現を変更しており、この情報から共通認識領域の割り出しをバイオインフォーマティクスの手法も用い試みている。また領域研究者との共同研究でDNA結合タンパク質による遺伝子制御をDNA配列認識化合物で阻害するため、化合物の合成を行い領域研究者への供給を開始している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

HDAC阻害剤をゲノムの一定配列に送達させ、エピゲノム構造を改変する技術は確立し、化合物の合成も順調に行える体制が構築された。この化合物で遺伝子の発現を変更することで細胞の表現型を変更し、幹細胞様の細胞を誘導することにも成功し、その発現パターンの変更が投与24時間後にすでに生じていることも確認できており、これらのデータを用いたバイオインフォーマティクスによる解析もほぼ順調に進んでいるといえる。さらにゲノム配列認識化合物によってDNA結合タンパクの結合阻害を促す化合物を領域研究者の依頼に基づき複数設計し、生殖系細胞のエピゲノムの変更に関与しうる化合物の合成を行い、領域内グループ研究者に供給することが出来た。よっておおむね順調といえる。

Strategy for Future Research Activity

化合物の結合配列と遺伝子の発現、変更されたエピゲノム情報からバイオインフォーマティクス解析を進めるとともに、ヒト皮膚繊維芽細胞の初代培養株等を幹細胞化もしくは生殖系細胞に移行することが出来る化合物を理論的に予測できないかという検討を進めていく。さらに、領域研究者と共同研究を行い、テーラーメードに合成した化学バイオプローブであるピロールイミダゾールポリアミドにより必要なゲノム領域のエピゲノム修飾を変更する化合物を創出し、領域研究者に供給することでこの領域の発展と生殖エピゲノムのエピゲノム制御の理解、ひいては生殖系疾患（不妊症や生殖系腫瘍等）に対する治療薬に発展する化合物をデザイン合成を行うことを念頭に研究を進める。

Research Products

• [Journal Article] Genome-wide screening of aberrant DNA methylation which associated with gene expression in mouse skin cancers. (2015)
  • Author(s): Fujiwara K, Ghosh S, Liang P, Morien E, Soma M, Nagase H.
  • Journal Title: Molecular Carcinogenesis Volume: 54(3) Pages: 178-188.
  • DOI: doi: 10.1002/mc.22085.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Runt-related transcription factor 2 (RUNX2) attenuates the transcriptional activity as well as DNA damage-mediated induction of pro-apoptotic TAp73 to regulate chemo-sensitivity. (2015)
  • Author(s): Ozaki T, Sugimoto H, Nakamura M, Hiraoka K, Yoda H, Sang M, Fujiwara K, Nagase H
  • Journal Title: FEBS Journal Volume: 282(1) Pages: 114-128
  • DOI: doi: 10.1111/febs.13108.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a novel E-box binding PI polyamide inhibiting MYC-driven cell-proliferation. (2015)
  • Author(s): Mishra R, Watanabe T, Kimura M, Koshikawa N, Ikeda M, Uekusa S, Kawashima H, Wang X, Igarashi J, Choudhury D, Grandori C, Kemp C, Ohira M, Verma N, Kobayashi Y, Takeuchi J, Koshinaga T, Nemoto N, Fukuda N, Soma M, Kusafuka T, Fujiwara K, Nagase H.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 106(4) Pages: 421-429
  • DOI: doi: 10.1111/cas.12610.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inhibition of KRAS codon 12 mutants using a novel DNA-alkylating pyrrole–imidazole polyamide conjugate. (2015)
  • Author(s): Hiraoka K, Inoue T, Taylor RD, Watanabe T, Koshikawa N, Hiroyuki Yoda H, Shinohara K, Takatori A, Sugimoto H, Maru Y, Denda T, Fujiwara K, Balmain A, Ozaki T, Bando T, Sugiyama H, Nagase H.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Pages: 6706
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms7706 (2015).
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of malignant phenotypes of human osteosarcoma cells by a gene silencer, a pyrrole-imidazole polyamide, which targets E-box. (2014)
  • Author(s): Taniguchi M, Nakai Y, Ozaki T, Koshikawa N, Kojima T, Kataba M, Oguni A, Matsuda H, Yoshida Y, Tokuhashi Y, Fukuda N, Ueno T, Soma T, Nagase H.
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 4 Pages: 328–334
  • DOI: doi: 10.1016/j.fob.2014.03.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel gene regulator, pyrrole-imidazole polyamide targeting ABCA1 gene increases cholesterol efflux from macrophages and plasma HDL concentration. (2014)
  • Author(s): Tsunemi A, Ueno T, Fukuda N, Watanabe T, Tahira K, Haketa A, Hatanaka Y, Tanaka S, Matsumoto T, Matsumoto Y, Nagase H, Soma M.
  • Journal Title: J Mol Med Volume: 92(5) Pages: 509-21
  • DOI: doi: 10.1007/s00109-013-1118-x.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of the human osteosarcoma cell migration and invasion by a gene silencer, Pyrrole-Imidazole polyamide, targeting to the human MMP9 NFkB binding site. (2014)
  • Author(s): Kojima T, Wang X, Fujiwara K, Osakaa S, Yoshida Y, Osaka E, Taniguchi M, Ueno T, Fukuda N, Soma M, Tokuhashi Y and Nagase H.
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 37（９） Pages: 1460-1465
  • DOI: Doi: 10.1248/bpb.b14-00147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of Frequent Differentially Methylated Region in Sporadic Bladder Cancers. (2014)
  • Author(s): Hasegawa R, Fujiwara K, Obinata D, Kawashima H, Shinojima Y, Igarashi J, Wang X, Ghosh S, Nagase H, Takahashi S.
  • Journal Title: Urol Int. Volume: 94(4) Pages: 479-484
  • DOI: doi: 10.1159/000365197.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrrole-imidazole polyamide targeted to break fusion sites in TMPRSS2 and ERG gene fusion represses prostate tumor growth. (2014)
  • Author(s): Obinata D, Ito A, Fujiwara K, Takayama K, Ashikari D, Murata Y, Yamaguchi K, Urano T, Fujimura T, Fukuda N, Soma M, Watanabe T, Nagase H, Inoue S, Takahashi S.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 105(10) Pages: 1272-1278.
  • DOI: doi: 10.1111/cas.12493.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Targeting specific DNA sequences by N-methylpyrrole and N-methylimidazole polyamides provides insights for the development of novel diagnostic and therapeutic drugs. (2014)
  • Author(s): Atsushi Takatori, Hiroyuki Yoda, Kiriko Hiraoka, Ken ichi Shinohara, Takayoshi Watanabe, Nobuko Koshikawa, and Hiroki Nagase.
  • Organizer: The 28th International Mammalian Genome Conference.
  • Place of Presentation: Bar Harbor, USA
  • Year and Date: 2014-10-26 – 2014-10-29
• [Presentation] ZEB1/E-cadherin 転写制御を標的とした新規ピロールイミダゾールポリアミドの開発 (2014)
  • Author(s): 養田裕行、高取敦志、渡部隆義、篠原憲一、井上貴博、平岡桐子、越川信子、尾崎俊文、永瀬浩喜
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] MMP-9を標的とした脂肪族/芳香族アミノ酸ペアを有するPIポリアミドによる遺伝子抑制 (2014)
  • Author(s): 渡部隆義、越川信子、尾崎俊文、板東俊和、杉山弘、永瀬浩喜
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] Precision Medicineを目指したオンコジェニックドライバーを標的とした治療 (2014)
  • Author(s): 永瀬浩喜、平岡桐子、井上隆博、渡部隆義、越川信子、尾崎俊文
  • Organizer: 第23回癌病態治療研究会
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2014-06-12 – 2014-06-13
• [Remarks] 千葉県がんセンター研究所がん遺伝創薬研究室
  • URL: http://www.pref.chiba.lg.jp/gan/kenkyujo/soshiki/iden/index.html