Development of chemical catalyst systems toward a novel therapeutic strategy
| Project/Area Number |
22KJ1129
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| Project/Area Number (Other) |
22J22640 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山梨 祐輝 東京大学, 薬学系研究科, 特任助教
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | ヒストン修飾 / アセチル化触媒 / エピゲノム操作 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞内の複雑なヒストン修飾を精密に制御できる手法は限られており、個体において、遺伝子操作や内在性酵素の阻害を伴わずにヒストン修飾を制御できる手法は未だ存在しない。本研究では、個体においてH2BK120を選択的にアセチル化する触媒システムを開発し、触媒システムによるMLL転座白血病のモデルマウス個体に対する治療効果を実現することで、人工触媒反応によるエピゲノム操作という新規治療概念の実証を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内の複雑なヒストン修飾を精密に制御できる手法は限られており、個体において、遺伝子操作や内在性の酵素の阻害を伴わずにヒストン修飾を制御できる手法は未だ存在しない。化学触媒によってヒストン修飾を制御する戦略は、遺伝子操作を必要とせず、酵素と独立したメカニズムで機能することから、革新的な新規治療戦略になりうる。本研究では、個体においてH2BK120を選択的にアセチル化する触媒システムを開発し、触媒システムによるMLL転座白血病のモデルマウス個体に対する治療効果を実現することで、人工触媒反応によるエピゲノム操作という新規治療概念を実証することを目指す。具体的には、現在開発されている触媒分子やアセチルドナー分子の構造を改変することで触媒活性と体内動態を改善する。さらに、モデル細胞やモデルマウスを用いた抗がん効果の評価系を確立し、改良した触媒システムを用いた抗がん効果を実証する。
本年度は、触媒活性を改善するため、触媒分子やアセチルドナー分子の構造展開を行った。その結果、新規触媒コアを用いることで、触媒システムの活性を改善できることを見出し、生細胞内において40%程度の収率でH2BK120にアセチル基を導入することが可能となった。これにより、同じ場所に酵素によって導入されるH2BK120のユビキチン化が抑制されることも見出している。さらに、この触媒システムをMLL転座白血病のモデル細胞に適用することで、増殖抑制効果が見られることも示唆されている。来年度は、この増殖阻害の詳細なメカニズム解析のほか、モデルマウスへの触媒システムの応用を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、触媒活性を改善するため、触媒分子やアセチルドナー分子の構造展開を行った。その結果、新規触媒コアを用いることで、触媒システムの活性を改善できることを見出し、生細胞内において40%程度の収率でH2BK120にアセチル基を導入することが可能となった。これにより、同じ場所に酵素によって導入されるH2BK120のユビキチン化が抑制されることも見出している。
また、この触媒システムをMLL転座白血病のモデル細胞に適用したところ、モデル細胞の増殖が抑制されていた。これは、触媒システムによる抗がん作用を示唆する結果であると考えており、この増殖阻害の詳細なメカニズム解析や、マウス体内での触媒システムによるアセチル化の促進に向けた検討に取り組む予定である。以上のように、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、増殖阻害のメカニズム解析のため、ウェスタンブロッティングやフローサイトメトリーを用いた細胞周期、アポトーシス関連タンパク質の発現などの解析を進める。さらに、RNA-seqやChIP-seqにより、転写やヒストン修飾の変化を調べる予定である。
さらに、触媒システムの安定性を改善するため、触媒分子やアセチルドナー分子の構造展開を行う。具体的な構造展開としては、触媒分子の分解部位近傍へのメチル基や枝分かれの多いPEG鎖の導入や、アセチルドナー分子の分解部位の特定・分解耐性の付与を行う予定である。実際に各種触媒分子、 アセチルドナー分子を合成し、モデル細胞を用いた細胞内アセチル化反応や、マウス体内におけるアセチル化反応ののち、ウェスタンブロッティ ングやLC-MS/MS解析によって触媒活性の評価を行う。さらに、マウス体内のがん細胞への触媒システムの送達効率を検証するため、セルソーターやSDS-PAGEを用いた解析を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
