DNA塩基配列を正確に読み取るテーラーメード抗がん剤の開発

• 研究課題/領域番号: 13218046
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学 (2003-2004); 東京医科歯科大学 (2001-2002)
• 研究代表者: 杉山 弘 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50183843)
• 研究分担者: 坂東 俊和 (板東 俊和) 京都大学, 助手 (20345284)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 60,900千円 (直接経費: 60,900千円); 2004年度: 15,800千円 (直接経費: 15,800千円); 2003年度: 15,800千円 (直接経費: 15,800千円); 2002年度: 14,000千円 (直接経費: 14,000千円); 2001年度: 15,300千円 (直接経費: 15,300千円)
• キーワード: ピロール-イミダゾールポリアミド / 配列特異的DNAアルキル化 / 塩基配列認識 / テーラーメード抗がん剤 / 遺伝子発現制御 / DNAチップ / ピロールイミダゾールポリアミド / DNA塩基配列 / コンビナトリアル合成

研究概要

今年度、配列特異的アルキル化能を有したヘアピン型ピロール(Py)-イミダゾール(Im)ポリアミドの分子設計を確立し、Fmoc固相合成法と組み合わせることによって生物実験への供給経路を確立した。中でも、合成したアルキル化ポリアミドを用いて、標的配列特異的なアルキル化を行い、遺伝子機能発現に与える効果や細胞増殖阻害活性との相関性の評価を進めた。
その結果、標的とする塩基配列をタンパク質の遺伝情報が集約されているコーディング領域に設定し、その標的配列に対する特異的アルキル化によるタンパクの発現制御をヒト細胞実験によって確認した。また、ヒトがん細胞に対する遺伝子発現に対する効果を、ヘアピン型Py-Imポリアミドを用いて、DNAチップによって解析した結果、配列認識能の違いによる遺伝子発現の抑制や活性化に変化が現れることを確認した。加えて、39種類のヒトがん細胞スクリーニングパネル評価をすすめることによって、分子量が1しか違わない非常に構造の類似した2種の異なる配列特異性をもつアルキル化ポリアミド間に、配列特異性の差異に由来する細胞増殖阻害活性の差が観察された。
ラットを使ったポリアミド分子の細胞および核への透過性や臓器移行性の確認も進み、アルキル化ポリアミドを用いたゼノクラフトマウス実験による抗癌活性の評価も始めている。将来的には、薬剤としての最適化を進めながら、得られた生物活性情報を総合的に判断し、特定がんに対して特異的に作用するテーラーメード抗がん剤を実現する。

研究成果

• [雑誌論文] C-H to N Substitution Dramatically Alters the Sequence-Specific DNA Alkylation, Cytotoxicity, and Expression of Human Cancer Cell Lines (2004)
  • 著者名/発表者名: Bando, T., Sugiyama H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126・11 ページ: 3406-3407
• [雑誌論文] Sequence-Specific Gene Silencing in Mammalian Cells by Alkylating Pyrrole-imidazole Polyamides (2004)
  • 著者名/発表者名: Bando, T., Sugiyama H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126・16 ページ: 5113-5118
• [雑誌論文] Enantioselective DNA Alkylation by a Pyrrole-Imidazole S-CBI Conjugate (2004)
  • 著者名/発表者名: Bando, T., Sugiyama H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126・29 ページ: 8948-8955
• [雑誌論文] Binding of Distamycin A to UV-damaged DNA (2004)
  • 著者名/発表者名: Iwai S., Sugiyama, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126・35 ページ: 11017-11023
• [雑誌論文] Highly Efficient Photochemical 2'-Deoxyribonolactone Formation at the Diagonal Loop of a 5-Iodouracil-Containing Antiparallel G-Quartet (2004)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Sugiyama, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126・20 ページ: 6274-6279
• [雑誌論文] (P)-Helicene Displays Chiral Selection in Binding to Z-DNA (2004)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Sugiyama, H.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 126・21 ページ: 6566-6567
• [文献書誌] Oyoshi, T., Sugiyama H.: "Efficient C2'α-Hydroxylation of Deoxyribose in Protein-Induced Z-Form DNA"J.Am.Chem.Soc.. 125・6. 1526-1531 (2003)
• [文献書誌] Bando, T., Sugiyama, H.: "Highly Efficient Sequence-Specific DNA Interstrand Cross-linking by Pyrrole-Imidazole CPI Conjugates"J.Am.Chem.Soc.. 125・12. 3471-3485 (2003)
• [文献書誌] Oyoshi, T., Sugiyama, H.: "Inhibition of Transcription at a Coding Sequence by Alkylating Polyamide"J.Am.Chem.Soc.. 125・16. 4752-4753 (2003)
• [文献書誌] Xu, Y., Sugiyama, H.: "8-Methylguanosine : A Powerful Z-DNA Stabilizer"J.Am.Chem.Soc.. 125・44. 13519-13524 (2003)
• [文献書誌] Tashiro, R.Sugiyama, H.: "Unique Charge Transfer Properties of the Four-base π-Stacks in Z-DNA"J.Am.Chem.Soc.. 125・50. 15282-15283 (2003)
• [文献書誌] Bando, T., Sugiyama, H.: "Sequence Specificity, Reactivity, and Antitumor Activity of DNA-Alkylating Pyrrole-Imidazole Diamides"Chem.Biol.. 10・8. 751-758 (2003)
• [文献書誌] Fujimoto, K., Iida, H., Bando, T., Tao, Z.-F., Sugiyama, H.: "Sequence-Specific Protection of Plasmid DNA Against Restriction Endonuclease Hydrolysis by Pyrrole-Imidazole CPI Conjugates"Nucleic Acids Res. 30(17). 3748-3753 (2002)
• [文献書誌] Bando, T., Narita, A., Saito, I., Sugiyama, H.: "Molecular Design of Pyrrole-Imidazole Hairpin Polyamide for Effective DNA Alkylation"Chem. Eur. J.. 8,(20). 4781-4790 (2002)
• [文献書誌] Xu, Y., Kino, K., Sugiyamaa, H.: "The Conformation Study of Two Carbocyclic Nucleosides ; Why Carbocycleic Nucleic Acids (CarNAs) Form More Stable Duplexes with RNA than DNA Does"J. Biomolecular Structure & Dynamics. (20). 437-446 (2002)
• [文献書誌] Oyoshi T, Kawai K, Sugiyama H: "Efficient C2' α-Hydroxylation of Deoxyribose in Protein-Induced Z-Form DNA"J. Am. Chem. Soc.. 125. 1526-1531 (2003)
• [文献書誌] Bando T, Narita A, Saito I, Sugiyama H: "Highly Efficient Sequence-Specific DNA Interstrand Cross-Linking by Pyrrole-Imidazole CPI Conjuaates"J. Am. Chem. Soc. 125(In press). (2003)
• [文献書誌] Bando, T., Iida, H., Saito, I., Sugiyama, H.: "Sequence-specific DNA lnterstrand cross-linking by imidazole-pyrrole CPI conjugate"J. Am. Chem. Soc.. 123. 5158-5159 (2001)
• [文献書誌] Baraldi, G., Balbone, G., Pabani, M.G., Spalluto, G., Clercq, E., Baizarini, J., Bando, T., Sugiyama, H., Romagnoli, R.: "Design, Synthesis, DNA Binding and Biological Evaluation of Water-Soluble Hybrid Molecules Containing Two Pyrazole Analogues of the Alkylating Cyclopropylpyrroloindole (CPI) Subunit of the Antitumor Agent CC-1065 and Polypyrrole Minor Groove Binders"J. Med. Chem.. 44. 2536-2543 (2001)
• [文献書誌] Tsuyoshi Fujiwara, Michiko Kimoto, Hiroshi Sugiyama, Ichiro Hirao, Shigeyuki Yokoyama: "Synthesis of 6-(2-Thienyl)purine Nucleoside Derivatives That Form Unnatural Base Pairs with Pyridin-2-one Nucleosides"Bioorg. Med. Chem. Lett. 11. 2221-2223 (2001)
• [文献書誌] Takanori Oyoshi, Andrew H.-J.Wang, Hiroshi Sugiyama: "Photoreactivity of 5-iodouracil-Containing DNA-Sso7d Complex in Solution : The Protein-indicated DNA Kinik Causes Interstrand Hydrogen Abstraction from the 5-Methyl of Thymine at the 5' Side"J. Am. Chem. Soc.. 124(in press). (2002)
• [文献書誌] 杉山 弘: "遺伝子認識化合物「生命化学のニューセントラルドグマ」"化学同人. 35-43 (2002)