PBKを標的とする抗骨髄腫薬導出に向けた創薬プラットフォームの構築と分子機能解析

• 研究課題/領域番号: 21K08426
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分54010:血液および腫瘍内科学関連
• 研究機関: 金城学院大学 (2023); 愛知医科大学 (2021-2022)
• 研究代表者: 太田 明伸 金城学院大学, 生活環境学部, 教授 (30438048)
• 研究分担者: 武井 則雄 北海道大学, 医学研究院, 助教 (50523461) ; 花村 一朗 愛知医科大学, 医学部, 教授 (70440740) ; シバスンダラン カルナン 愛知医科大学, 医学部, 講師 (30557096)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 多発性骨髄腫 / PBK / 治療標的分子 / ゲノム異常 / 分子病態 / セルベースアッセイ / 創薬 / ノックアウトマウス

研究開始時の研究の概要

多発性骨髄腫（骨髄腫）は、多様なDNAの異常が病気の発症・進展に関わる難治性疾患である。本研究ではPDZ-binding kinase (PBK)を標的とした創薬を目指すために、PBKノックアウトマウスの表現型解析、薬剤スクリーニングによるPBKを標的とした新たな化合物の探索、新規ＭＭ悪性化分子の機能解析をおこなう。さらに、PBK阻害剤による抗腫瘍効果の解析と、次世代シーケンサーによる遺伝子（発現）異常の解析をおこなうことにより、PBKと骨髄腫の分子病態との連関を解明する。本研究は、難治性骨髄腫の新たな分子病態の解明に基づいた創薬を主眼としており、その波及効果は極めて高い。

研究実績の概要

背景：多発性骨髄腫（以下MM）の病態は多様であり、再発のMM患者を根治できる治療は無く、分子病態に基づく新たな治療戦略の構築が望まれている。代表者は、Mゲノム編集法や遺伝子発現解析を用いて新規予後不良因子としてPDZ-binding kinase（以下PBK）を発見した。本研究では、PBKノックアウトマウスを用いた生理学的機能の解明、PBK関連分子の同定、新たな作用機序を有する新規治療薬の創出を目指した。

結果：PBK遺伝子破壊（PBK-KO）マウス組織を用いた包括的遺伝子発現解析によって、PBKの破壊ががん遺伝子の活性を低下させることを見出した。また、生体内でPBKが老化に伴う糖代謝変化に影響を及ぼす可能性が示唆された。また、公共のデータベース等を利用したサブ解析から、新規MM悪性化遺伝子FIRRMを見出した。ゲノム編集法によって、樹立したFLAGタグノックイン細胞株と高感度質量分析によって、FIRRMとタンパク間相互作用を示すDNA組み換え修復関連遺伝子FIGNL1の同定に成功した。インビトロにおけるゲノム編集効率評価法を用いてDNA修復能を解析した結果、FIRRM遺伝子を破壊したがん細胞では二本鎖DNA切断後に誘導される相同組換え効率が顕著に減少し、FIRRM-FIGNL1の相互作用はMM細胞の生存率やDNA傷害を誘導する薬剤の感受性に密接に関わる可能性が高いと結論付けた。さらに、1500個の阻害剤ライブラリーを用いた薬剤感受性試験の結果、PBKの高発現は、レナリドミドによるMM細胞の生存率低下に寄与することから、PBKはMM細胞の薬剤感受性因子であることが示唆された。

将来の展望：PBKやFIRRM－FIGNL1の発現はお互いに相関し、その高発現は薬剤感受性を低下させる。これらの分子に対して特異的に作用する創薬はMMの新規治療薬となる可能性が高い。

研究成果

• [国際共同研究] ワシントン大学（シアトル）(米国)
• [雑誌論文] Leucine zipper protein 1 (LUZP1) regulates the constriction velocity of the contractile ring during cytokinesis. (2024)
  • 著者名/発表者名: Hyodo T, Asano-Inami E, Ito S, Sugiyama M, Nawa A, Rahman ML, Hasan MN, Mihara Y, Lam VQ, Karnan S, Ota A, Tsuzuki S, Hamaguchi M, Hosokawa Y, Konishi H.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 291(5) 号: 5 ページ: 927-944
  • DOI: 10.1111/febs.17017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ARK5 enhances cell survival associated with mitochondrial morphological dynamics from fusion to fission in human multiple myeloma cells. (2024)
  • 著者名/発表者名: Karnan S, Hanamura I, Ota A, Vu LQ, Uchino K, Horio T, Murakami S, Mizuno S, Rahman ML, Wahiduzzaman M, Hasan MN, Biswas M, Hyodo T, Ito H, Suzuki A, Konishi H, Tsuzuki S, Hosokawa Y, Takami A.
  • 雑誌名: Cell Death Discov. 巻: 10(1):56. 号: 1 ページ: 56-56
  • DOI: 10.1038/s41420-024-01814-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neurotropin ameliorates chronic pain associated with scar formation in a mouse model: A gene expression analysis of the inflammatory response (2024)
  • 著者名/発表者名: Zhou Xuan、Iida Hiroki、Li Yugiang、Ota Akinobu、Zhuo Lisheng、Nobuhara Reiko、Terajima Yuki、Naiki Mitsuru、Reddi A. Hari、Kimata Koji、Ushida Takahiro
  • 雑誌名: Molecular Pain 巻: ND
  • DOI: 10.1177/17448069241245420
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Flow cytometry-based quantification of genome editing efficiency in human cell lines using the L1CAM gene. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hasan MN, Hyodo T, Biswas M, Rahman ML, Mihara Y, Karnan S, Ota A, Tsuzuki S, Hosokawa Y, Konishi H.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 18(11) 号: 11 ページ: 16416-16430
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0294146
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CAMK2D: a novel molecular target for BAP1-deficient malignant mesothelioma (2023)
  • 著者名/発表者名: Karnan Sivasundaram、Ota Akinobu、Murakami Hideki、Rahman Md. Lutfur、Wahiduzzaman Md、Hasan Muhammad Nazmul、Vu Lam Quang、Hanamura Ichiro、Inoko Akihito、Riku Miho、Ito Hideaki、Kaneko Yoshifumi、Hyodo Toshinori、Konishi Hiroyuki、Tsuzuki Shinobu、Hosokawa Yoshitaka
  • 雑誌名: Cell Death Discovery 巻: 9 号: 1 ページ: 257-257
  • DOI: 10.1038/s41420-023-01552-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of VEGFR2 and EGFR signaling cooperatively suppresses the proliferation of oral squamous cell carcinoma. (2023)
  • 著者名/発表者名: Onda M, Ota A, Ito K, Ono T, Karnan S, Kato M, Kondo S, Furuhashi A, Hayashi T, Hosokawa Y, Kazaoka Y.
  • 雑誌名: Cancer Med. 巻: 12(15) 号: 15 ページ: 16416-16430
  • DOI: 10.1002/cam4.6282
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] <scp>PDZ</scp> ‐binding kinase inhibitor <scp>OTS514</scp> suppresses the proliferation of oral squamous carcinoma cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Kato Mikako、Ota Akinobu、Ono Takayuki、Karnan Sivasundaram、Hyodo Toshinori、Rahman Md Lutfur、Hasan Muhammad Nazmul、Onda Maho、Kondo Sayuri、Ito Kunihiro、Furuhashi Akifumi、Hayashi Tomio、Konishi Hiroyuki、Tsuzuki Shinobu、Hosokawa Yoshitaka、Kazaoka Yoshiaki
  • 雑誌名: Oral Diseases 巻: in press ページ: 223-234
  • DOI: 10.1111/odi.14533
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long noncoding RNA profile of the intracranial artery in patients with moyamoya disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Mamiya Takashi、Kanamori Fumiaki、Yokoyama Kinya、Ota Akinobu、Karnan Sivasundaram、Uda Kenji、Araki Yoshio、Maesawa Satoshi、Yoshikawa Kazuhiro、Saito Ryuta
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 巻: 138 号: 3 ページ: 709-716
  • DOI: 10.3171/2022.5.jns22579
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PBK Enhances Cellular Proliferation With Histone H3 Phosphorylation and Suppresses Migration and Invasion With CDH1 Stabilization in Colorectal Cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Koshino Akira、Nagano Aya、Ota Akinobu、Hyodo Toshinori、Ueki Akane、Komura Masayuki、Sugimura-Nagata Akane、Ebi Masahide、Ogasawara Naotaka、Kasai Kenji、Hosokawa Yoshitaka、Kasugai Kunio、Takahashi Satoru、Inaguma Shingo
  • 雑誌名: Frontiers in Pharmacology 巻: 12 ページ: 772926-772935
  • DOI: 10.3389/fphar.2021.772926
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Correction of a CD55 mutation to quantify the efficiency of targeted knock-in via flow cytometry (2022)
  • 著者名/発表者名: Rahman Md. Lutfur、Hyodo Toshinori、Hasan Muhammad Nazmul、Mihara Yuko、Karnan Sivasundaram、Ota Akinobu、Tsuzuki Shinobu、Hosokawa Yoshitaka、Konishi Hiroyuki
  • 雑誌名: Molecular Biology Reports 巻: - 号: 7 ページ: 6241-6248
  • DOI: 10.1007/s11033-022-07422-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BCL6 inhibition ameliorates resistance to ruxolitinib in &lt;i&gt;CRLF2&lt;/i&gt;-rearranged acute lymphoblastic leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuzuki Shinobu、Yasuda Takahiko、Goto Hiroaki、Maeda Naoko、Akahane Koshi、Inukai Takeshi、Yamamoto Hideyuki、Karnan Sivasundaram、Ota Akinobu、Hyodo Toshinori、Konishi Hiroyuki、Hosokawa Yoshitaka、Kiyoi Hitoshi、Hayakawa Fumihiko
  • 雑誌名: Haematologica 巻: 108 号: 2 ページ: 394-408
  • DOI: 10.3324/haematol.2022.280879
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clostridium butyricum-induced ω-3 fatty acid 18-HEPE elicits anti-influenza virus pneumonia effects through interferon-λ upregulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Hagihara Mao、Yamashita Makoto、Ariyoshi Tadashi、Eguchi Shuhei、Minemura Ayaka、Miura Daiki、Higashi Seiya、Oka Kentaro、Nonogaki Tsunemasa、Mori Takeshi、Iwasaki Kenta、Hirai Jun、Shibata Yuichi、Umemura Takumi、Kato Hideo、Asai Nobuhiro、Yamagishi Yuka、Ota Akinobu、Takahashi Motomichi、Mikamo Hiroshige
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 41 号: 11 ページ: 111755-111755
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111755
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PBK expression predicts favorable survival in colorectal cancer patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagano-Matsuo A, Inoue S, Koshino A, Ota A, Nakao K, Komura M, Kato H, Naiki-Ito A, Watanabe K, Nagayasu Y, Hosokawa Y, Takiguchi S, Kasugai K, Kasai K, Inaguma S, Takahashi S
  • 雑誌名: Virchows Archiv 巻: - 号: 2 ページ: 277-284
  • DOI: 10.1007/s00428-021-03062-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromosomal translocation t(11;14) and p53 deletion induced by the CRISPR/Cas9 system in normal B cell-derived iPS cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Azami, Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Misaki Sugai-Takahashi, Ken-Ichi Kudo, Akinobu Ota, Karnan Sivasundaram , Moe Muramatsu, Tomonari Shigemura, Megumi Sasatani, Yuko Hashimoto, Shigehira Saji, Kenji Kamiya, Ichiro Hanamura, Takayuki Ikezoe, Masafumi Onodera, Akira Sakai.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 号: 1 ページ: 5216-5216
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84628-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CD52 is a novel target for the treatment of FLT3-ITD-mutated myeloid leukemia (2021)
  • 著者名/発表者名: Karnan Sivasundaram、Hanamura Ichiro、Uchino Kaori、Murakami Satsuki、Wahiduzzaman Md、Quang Vu Lam、Rahman Md Lutfur、Hasan Muhammad Nazmul、Hyodo Toshinori、Konishi Hiroyuki、Tsuzuki Shinobu、Yoshikawa Kazuhiro、Suzuki Susumu、Ueda Ryuzo、Ejiri Masayuki、Hosokawa Yoshitaka、Takami Akiyoshi
  • 雑誌名: Cell Death Discovery 巻: 7 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41420-021-00446-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptome-wide analysis of intracranial artery in patients with moyamoya disease showing upregulation of immune response, and downregulation of oxidative phosphorylation and DNA repair (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanamori Fumiaki、Yokoyama Kinya、Ota Akinobu、Yoshikawa Kazuhiro、Karnan Sivasundaram、Maruwaka Mikio、Shimizu Kenzo、Ota Shinji、Uda Kenji、Araki Yoshio、Okamoto Sho、Maesawa Satoshi、Wakabayashi Toshihiko、Natsume Atsushi
  • 雑誌名: Neurosurgical Focus 巻: 51 号: 3 ページ: E3-E3
  • DOI: 10.3171/2021.6.focus20870
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Flow cytometry-based quantification of targeted knock-in events in human cell lines using a GPI-anchor biosynthesis gene <i>PIGP</i> (2021)
  • 著者名/発表者名: Rahman Md.?Lutfur、Hyodo Toshinori、Hasan Muhammad?Nazmul、Mihara Yuko、Karnan Sivasundaram、Ota Akinobu、Tsuzuki Shinobu、Hosokawa Yoshitaka、Konishi Hiroyuki
  • 雑誌名: Bioscience Reports 巻: 41 号: 12
  • DOI: 10.1042/bsr20212231
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] PBK阻害剤OTS514は口腔扁平上皮癌細胞においてE2F標的遺伝子の下方制御と細胞増殖を抑制する (2023)
  • 著者名/発表者名: 太田 明伸、カルナン シバスンラダン、小西 裕之、都築 忍、細川 好孝、風岡 宜暁
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] LUZP1, a novel CPC colocalizing protein, regulates the constriction velocity of the contractile ring during cytokinesis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Hyodo, Muhammad Nazmul Hasan, Mrityunjoy Biswas, Eri Inami, Sivasundaram Karnan, Akinobu Ota, Shinobu Tsuzuki, Yoshitaka Hosokawa, Hiroyuki Konishi.
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会
• [学会発表] A Rapid and Sensitive FCM-Based Assay for Monitoring CRISPR/Cas9 Genome Editing in L1CAM Gene (2023)
  • 著者名/発表者名: Muhammad Nazmul Hasan, Toshinori Hyodo, Mrityunjoy Biswas, Md. Lutfur Rahman, Yuko Mihara, Sivasundaram Karnan, Akinobu Ota, Shinobu Tsuzuki, Yoshitaka Hosokawa, and Hiroyuki Konishi
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会
• [学会発表] Targeting MEF2D-fusion Oncogenic Transcriptional Circuitries in B-cell Precursor Acute Lymphoblastic Leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Tsuzuki, Takahiko Yasuda, Masahito Kawazu, Toshihide Ueno, Sivasundaram Karnan, Akinobu Ota, Masashi Sanada, Hirokazu Nagai, Akihiro Tomita, Yoshiyuki Takahashi, Yasushi Miyazaki, Itaru Matsumura, Hitoshi Kiyoi, Yoshitaka Hosokawa, Hiroyuki Mano, Fumihiko Hayakawa
  • 学会等名: 日本癌学会
• [学会発表] ゲノム編集法を用いた不死化ヒト中皮細胞株の形質転換に関わる分子機構の解析と悪性中皮腫に対する新規治療標的分子の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 太田 明伸、シバスンダラン カルナン、細川 好孝
  • 学会等名: 第2回日本石綿・中皮腫学会学術集会
• [学会発表] Tandem paired nicking法による高精度でDNA損傷反応を誘起しない塩基置換の特性解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小西裕之, 兵頭寿典, Md. Lutfur Rahman, Muhammad Nazmul Hasan, 三原 優子, Sivasundaram Karnan, 太田 明伸, 都築 忍, 細川 好孝. Tandem paired nicking法による高精度でDNA損傷反応を誘起しない塩基置換の特性解析
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会第6回大会
• [図書] ゲノム編集技術～実験上のポイント／産業利用に向けた研究開発動向と安全性周知 (2023)
  • 著者名/発表者名: 立川 雅司、畑田 出穂、藤井 渉
  • 総ページ数: 315
  • 出版者: 情報機構
  • ISBN: 9784865022421
• [図書] Toxicological Risk Assessment and Multi-System Health Impacts from Exposure 1st edition (2021)
  • 著者名/発表者名: Ekhtear Hossain, Md Wahiduzzaman, Akinobu Ota
  • 総ページ数: 684
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 9780323853583
• [産業財産権] ＲＡＳ遺伝子変異体癌治療薬 (2022)
  • 発明者名: シバスンダラン カルナン、太田 明伸、花村 一朗、細川 好孝
  • 権利者名: シバスンダラン カルナン、太田 明伸、花村 一朗、細川 好孝
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2022-169541
  • 出願年月日: 2022
• [産業財産権] 悪性中皮腫の治療薬 (2021)
  • 発明者名: シバスンダラン カルナン、太田 明伸、細川 好孝
  • 権利者名: シバスンダラン カルナン、太田 明伸、細川 好孝
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-169563
  • 出願年月日: 2021