大腸がんに対する新規抗体医薬の開発を目指す標的分子の同定と立体構造基盤の構築

• 研究課題/領域番号: 18K19424
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
• 研究機関: 関西医科大学
• 研究代表者: 小林 拓也 関西医科大学, 医学部, 教授 (20311730)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 大腸がん / 転移 / 膜タンパク質 / 機能性抗体 / オルガノイド / 抗体医薬 / 創薬 / 構造解析 / X線結晶構造解析

研究成果の概要

大腸がん発生と悪性化に関与する既知ドライバー遺伝子数種類を組み合わせて導入したマウスモデルを作製し、大腸がん細胞の悪性化形質や転移能獲得にはApc、Kras、Tgfbr2 変異の組み合わせが重要である。これらのドライバー遺伝子すべてに変異が蓄積した大腸がんオルガノイドは、複数の膜タンパク質の発現亢進が顕著である。また、shRNAによる発現抑制実験等から大腸がん悪性化進展機構に特定の膜タンパク質の機能・相互作用が必須であった。そこで、腫瘍組織を抗原として使うのではなく、大腸がん転移抑制のための創薬標的候補として挙げられた膜タンパク質を絞り込み、機能性抗体作製およびX線結晶構造解析を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は、治療薬の開発に強い社会的有用性のある「大腸がん」をモデルとした抗体医薬開発のための新しいシステムを立ち上げ、抗体医薬とターゲット分子の結合様式を原子レベルで理解するための技術基盤を構築する。一般的な創薬開発では、(1)標的分子を同定しアッセイ系を構築する、(2)リード化合物を探索し、(3)リード化合物の最適化を試みる。しかし、これら一連の過程は時間と労力がかかり成功する可能性も低い。そこで、抗体医薬の可能性のある抗体をスクリーニングし、「結晶化シャペロン」として構造解析に利用することで、新規抗体医薬の探索及びその分子メカニズムが解明され、抗体医薬の低分子化も実現可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Ligand Binding-Induced Structural Changes in the M2 Muscarinic Acetylcholine Receptor Revealed by Vibrational Spectroscopy. (2019)
  • 著者名/発表者名: K.Katayama, K. Suzuki, R. Suno, H. Tsujimoto, S. Iwata, T. Kobayashi, H. Kandori*
  • 雑誌名: J Phys Chem Lett. 巻: 10(22) 号: 22 ページ: 7270-7276
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b02942
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ligand binding to human prostaglandin E receptor EP4 at the lipid-bilayer interface. (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyoda Y, Morimoto K, Suno R, Horita S, Yamashita K, Hirata K, Sekiguchi Y, Yasuda S, Shiroishi M, Shimizu T, Urushibata Y, Kajiwara Y, Inazumi T, Hotta Y, Asada H, Nakane T, Shiimura Y, Nakagita T, Tsuge K, Kobayashi T et al,
  • 雑誌名: Nature chemical biology 巻: 15 ページ: 18-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the endogenous agonist-bound prostanoid receptor EP3. (2019)
  • 著者名/発表者名: Morimoto K, Suno R, Hotta Y, Yamashita K, Hirata K, Yamamoto M, Narumiya S, Iwata S, Kobayashi T
  • 雑誌名: Nature chemical biology 巻: 15 ページ: 8-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insights into the differences among lactisole derivatives in inhibitory mechanisms against the human sweet taste receptor. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakagita T, Ishida A, Matsuya T, Kobayashi T, Narukawa M, Hirokawa T, Hashimoto M, Misaka T.
  • 雑誌名: PloS one 巻: 14
  • NAID: 120007133042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insights into the subtype-selective antagonist binding to the M2 muscarinic receptor. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suno R, Lee S, Maeda S, Yasuda S, Yamashita K, Hirata K, Horita S, Tawaramoto MS, Tsujimoto H, Murata T, Kinoshita M, Yamamoto M, Kobilka BK, Vaidehi N, Iwata S, Kobayashi T
  • 雑誌名: Nature chemical biology 巻: 14 ページ: 1150-1158
  • NAID: 130007811924
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal structure of the human angiotensin II type 2 receptor bound to an angiotensin II analog. (2018)
  • 著者名/発表者名: Asada H, Horita S, Hirata K, Shiroishi M, Shiimura Y, Iwanari H, Hamakubo T, Shimamura T, Nomura N, Kusano-Arai O, Uemura T, Suno C, Kobayashi T, Iwata S.
  • 雑誌名: Nature structural & molecular biology 巻: 25 ページ: 570-576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of Human Erythrocyte Band 3, the anion exchanger, at the International Space Station "KIBO". (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatae H, Inaka K, Okamura R, Furubayashi N, Kamo M, Kobayashi T, Abe Y, Iwata S, Hamasaki N
  • 雑誌名: Analytical biochemistry 巻: 559 ページ: 91-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expanding the synthesizable multisubstituted benzo[b]thiophenes via 6,7-thienobenzynes generated from o-silylaryl triflate-type precursors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S, Kuribara T, Morita T, Matsuzawa T, Morimoto K, Kobayashi T, Hosoya T
  • 雑誌名: RSC advances 巻: 8 ページ: 21754-21758
  • 査読あり
• [学会発表] 脊髄後角における疼痛関連タンパクBEGAIN陽性細胞の機能的特徴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 片野泰代、今野幸太郎、西田和彦、渡辺雅彦、崎村建司、小林拓哉、伊藤誠二
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会/第62回日本神経化学大会/NEURO2019
  • 国際学会
• [学会発表] 2.抗炎症剤イブプロフェンの甘味受容体に対する阻害剤としての作用機構解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中北 智哉、竹谷 千晶、成川 真隆、小林 拓也、三坂 巧
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 1.抗炎症剤イブプロフェンは甘味受容体の強力な阻害剤である (2018)
  • 著者名/発表者名: 中北 智哉、成川 真隆、小林 拓也、三坂 巧
  • 学会等名: 日本味と匂学会第52回大会