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細胞膜自動透過性DNAアプタマーの分子基盤解明とポスト抗体医薬への展開

研究課題

研究課題/領域番号 19H03512
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分50020:腫瘍診断および治療学関連
研究機関新潟大学

研究代表者

中馬 吉郎  新潟大学, 自然科学系, 研究教授 (40372263)

研究分担者 寺尾 豊  新潟大学, 医歯学系, 教授 (50397717)
東元 祐一郎  久留米大学, 医学部, 教授 (40352124)
阿部 貴志  新潟大学, 自然科学系, 教授 (30390628)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード分子標的薬 / DNAアプタマー / がん / ホスファターゼ / 核酸医薬 / DNAアプタマー / 抗がん剤 / アプタマー / 酵素 / 刺激応答 / 核酸治療
研究開始時の研究の概要

現在抗がん剤開発において隆盛を極めている抗体医薬は,その標的が細胞外に限定されており,抗体医薬標的分子の枯渇が課題となっている.我々は,抗体と同様に標的分子に高い親和性・特異性を示すDNAアプタマーに着目し,細胞内疾患関連タンパク質を標的可能な細胞膜透過型分子標的薬の開発を行うともに,その分子メカニズムの解明を行い,ポスト抗体薬剤としての展開を目指す.

研究成果の概要

抗体医薬は,細胞膜を透過できないことから細胞膜透過型の抗体様分子開発が強く望まれている.研究代表者らは,一本鎖核酸により形成されるDNAアプタマー分子に着目し,イオン刺激によりキューブ型構造を形成し,発がん原因タンパク質に対して高い親和性と選択性を示す刺激応答性DNA分子”IRDAptamer”を開発した.本研究では,IRDAptamerの構造最適化を実施するとともに,本分子が有する細胞膜透過機構を明らかにした.加えて,生体環境下における機能解析,ならびに生体マウスを用いた研究から,本分子が細胞内発がんタンパク質を標的としたポスト抗体薬として展開できる可能性が示唆された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,既存の抗体薬やアプタマー薬の課題であった細胞内疾患関連タンパク質を標的に適応できないという課題克服を目指し,細胞内がん原因タンパク質を標的とした膜透過性イオン応答性DNAアプタマー(IRDAptamer)の開発に成功した.また,本分子の細胞膜透過メカニズム,ならびに必須配列を同定し,IRDAptamerの細胞内標的に対する有用性を確認した. ライブラリとして構築されたIRDAptamerは,多様な疾患に対して適用できる可能性を有していることから,細胞内を標的可能な新規創薬モダリティとして幅広い応用や社会的波及効果が期待できる.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Application of Mn2+-specific Biosensor Based on G-quadruplex DNA Aptamer.2021

    • 著者名/発表者名
      Mizunuma, M., Kaneko, A., Watari, M., Saito, H., Banno, A., Yamagata, Y., Furukawa, K., and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Peptide Sci.

      巻: 2020 ページ: 135-136

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 時空間的制御可能な外部刺激応答性核酸医薬の現状と応用2021

    • 著者名/発表者名
      山形 優香・鈴木 未来・水沼 正昂・中馬 吉郎
    • 雑誌名

      BIO Clinica

      巻: 36 (14) ページ: 79-81

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Methods for Identification of Substrates/Inhibitors of FCP/SCP Type Protein Ser/Thr Phosphatases2020

    • 著者名/発表者名
      Mizunuma, M., Kaneko, A., Imai, S., Furukawa, K. and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Processes

      巻: 8(12) 号: 12 ページ: 1598-1598

    • DOI

      10.3390/pr8121598

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Specific Inhibitors for Oncogenic Phosphatase PPM1D by Using Ion-Responsive DNA Aptamer Library2020

    • 著者名/発表者名
      Kaneko, A., Watari, M., Mizunuma, M., Saito, H., Furukawa, K. and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 10(10) 号: 10 ページ: 1153-1153

    • DOI

      10.3390/catal10101153

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Aptamer Based Stimuli-Responsive PPM1D Inhibitors with Cell-Penetrating Activity2020

    • 著者名/発表者名
      Kaneko, A., Watari, M., Mizunuma, M., Saito, H., Furukawa, K. and Chuman, Y
    • 雑誌名

      Peptide Sci.

      巻: 2019 ページ: 23-24

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Novel Substrate Identification Method for Oncogenic Phosphatase PPM1D Using His107-Mutants.2020

    • 著者名/発表者名
      Imai, S., Yagi, S., Ikeura, M., Furukawa, K., and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Peptide Sci.

      巻: 2019 ページ: 75-76

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of a Specific Inhibitor of Human Scp1 Phosphatase Using the Phosphorylation Mimic Phage Display Method2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, T., Yamazaki, K., Imai, S., Banno, A., Kaneko, A., Furukawa, K. and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 9 号: 10 ページ: 842-842

    • DOI

      10.3390/catal9100842

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure-activity Relationship of Aptamer Based Ion-responsive PPM1D Inhibitor.2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneko, A., Watari, M., Furukawa, K., and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Peptide Sci.

      巻: 2018 ページ: 100-100

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Substrate Identification Method for Oncogenic PPM1D Phosphatase.2019

    • 著者名/発表者名
      Yagi, S., Tashiro, H., Furukawa, K., and Chuman, Y.
    • 雑誌名

      Peptide Sci.

      巻: 2018 ページ: 102-102

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inhibition of protein phosphatase PPM1D enhances retinoic acid-induced differentiation in human embryonic carcinoma cell line2018

    • 著者名/発表者名
      Ogasawara Sari、Chuman Yoshiro、Michiba Takahiro、Kamada Rui、Imagawa Toshiaki、Sakaguchi Kazuyasu
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: - 号: 6 ページ: 471-477

    • DOI

      10.1093/jb/mvy119

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ion-responsive DNA Aptamer (IRDAptamer) drugs targeting intercellular oncogenic protein phosphatase PPM1D2021

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kaneko, Yuuka Yamagata, Mirai Suzuki, Masataka Mizunuma, Kazuhiro Furukawa, 〇Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会 第6回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 発がんホスファターゼPPM1D特徴的loopの酵素活性における分子基盤解明2021

    • 著者名/発表者名
      〇齊藤輝,伊東孝祐,古川和広,中馬吉郎
    • 学会等名
      第61回新潟生化学懇話会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FCP/SCPタイプホスファターゼの酵素活性発現における末端領域の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      〇田中信伍,石動駿樹, 古川和広,中馬吉郎
    • 学会等名
      第61回新潟生化学懇話会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Novel Mn2+-specific Sensor using G-quadruplex DNA Aptamer2021

    • 著者名/発表者名
      〇Masataka Mizunuma, Atsushi Kaneko, Kazuhiro Furukawa, Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] イオン刺激応答性DNAアプタマー: IRDAptamerの膜透過メカニズムの解明2021

    • 著者名/発表者名
      〇山形優香, 坂野彰則, 齊藤輝, 金子敦巳, 古川和広, 中馬吉郎
    • 学会等名
      第10回日本プロテインホスファターゼ研究会 学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 脱リン酸化酵素PPM1Dの触媒活性における特異的loopの機能解明2021

    • 著者名/発表者名
      〇齊藤輝, 伊東孝祐, 古川和広, 中馬吉郎
    • 学会等名
      第12回 UGCEシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性DNAアプタマー(IRDAptamer)を用いた疾患関連ホスファターゼ阻害剤の開発2020

    • 著者名/発表者名
      中馬 吉郎
    • 学会等名
      第93回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application Of Mn2+-Specific Biosensor Based on G-Quadruplex DNA Aptamer2020

    • 著者名/発表者名
      Masataka Mizunuma, Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Hikaru Saito, Akinori Banno, Yuka Yamagata, Kazuhiro Furukawa and Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      第57回ペプチド討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 発がん関連ホスファターゼPPM1Dを標的とした膜透過性DNAアプタマーの開発2020

    • 著者名/発表者名
      中馬 吉郎
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Specific Inhibitors for Oncogenic Protein Phosphatase PPM1D Using G-quadruplex-based DNA aptamer library2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      14th International Conference on Protein Phosphatase
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 発がん関連酵素Scp1結合IRDAptamerの同定と結合特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      坂野彰則,中馬吉郎
    • 学会等名
      ユビキタスグリーンケミカルエネルギー連携教育研究センター第11 回研究シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Identification of the Binding Molecules for Disease-related Proteins Using Adn-based Phage Display Libraries2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      The 18th AKABORI Conference 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イオン応答性PPM1D阻害剤の細胞内機能解析と構造活性相関解析2019

    • 著者名/発表者名
      金子敦巳, 亘美佑, 水沼正昂, 古川和広, 中馬吉郎
    • 学会等名
      第9回日本プロテインホスファターゼ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イオン応答性DNAアプタマーを用いた発がんホスファターゼPPM1Dの機能制御2019

    • 著者名/発表者名
      亘美佑, 金子敦巳, 水沼正昂, 古川和広, 中馬吉郎
    • 学会等名
      第60回新潟生化学懇話会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体内の金属イオンを高感度に検出可能なDNAアプタマーの探索と応用2019

    • 著者名/発表者名
      水沼正昂, 亘美佑, 金子敦巳, 古川和広, 中馬吉郎
    • 学会等名
      第60回新潟生化学懇話会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 副作用軽減を指向したイオン応答性DNAアプタマー(IRDAptamer)薬剤の開発2019

    • 著者名/発表者名
      中馬 吉郎
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会 第5回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Aptamer Based Stimuli-Responsive PPM1D Inhibitors with Cell-Penetrating Activity2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Masataka Mizunuma, Hikaru Saito, Kazuhiro Furukawa and Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      第56回ペプチド学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Construction of Structurally-Controlled Platform for Identification of Specific Inhibitors against Oncogenic Ser/Thr Protein Phosphatases2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      2019 Taiwan-Japan Bilateral Conference on Phosphatase (4th)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure-activity Relationship and Intracellular Function of Ion-responsive DNA Aptamer against Oncogenic Phosphatase PPM1D2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kaneko, Miyuu Watari, Masataka Mizunuma, Kazuhiro Furukawa, and Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      2019 Taiwan-Japan Bilateral Conference on Phosphatase (4th)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of Specific Inhibitors for Oncogenic Protein Phosphatase PPM1D Using Ion-responsive DNA Aptamer (IRDAptamer) Library2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiro Chuman、Miyuu Watari, Masataka Mizukami, Kazuhiro Furukawa、Atsushi Kaneko
    • 学会等名
      第42回 分子生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Highly Sensitive Ion Sensor Using Rare-metal Trapping DNA Aptamer2019

    • 著者名/発表者名
      Masataka Mizunuma, Atsushi Kaneko,1 Miyuu Watari, Hikaru Saito, Kazuhiro Furukawa, Yoshiro Chuman
    • 学会等名
      第100回 日本化学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 新潟大学 理学部理学科化学プログラム 生物化学研究室(中馬研)

    • URL

      http://chem.sc.niigata-u.ac.jp/~chuman/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] http://chem.sc.niigata-u.ac.jp/~chuman/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 新潟大学理学部理学科化学プログラム 中馬研究室HP

    • URL

      http://chem.sc.niigata-u.ac.jp/~chuman/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 核酸アプタマー2020

    • 発明者名
      中馬 吉郎,金子 敦巳,亘 美佑
    • 権利者名
      中馬 吉郎,金子 敦巳,亘 美佑
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞内分子を標的とした細胞膜透過型核酸アプタマー2020

    • 発明者名
      中馬 吉郎,金子 敦巳,亘 美佑
    • 権利者名
      中馬 吉郎,金子 敦巳,亘 美佑
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞内分子を標的とした細胞膜透過型核酸アプタマー2019

    • 発明者名
      中馬 吉郎,金子 敦巳,亘 美佑
    • 権利者名
      中馬 吉郎,金子 敦巳,亘 美佑
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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