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RNA標的創薬を指向したRNA-小分子間化学シグナル大規模解析技術の展開

公募研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 20H04762
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

鬼塚 和光  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (00707961)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードRNA / 大規模解析 / 結合分子 / 蛍光指示薬 / FIDアッセイ / 高次構造 / 反応性分子 / 反応分子
研究開始時の研究の概要

近年、RNA高次構造を標的とした創薬が注目されている。しかしRNAは多数の類似した構造を形成するため、強い結合性と高い選択性を併せ持つ優れたRNA結合小分子の報告例は限られているのが現状である。我々はこれまでに、RNA-小分子間相互作用を大規模に解析する技術を開発してきた。この解析法により、固相に固定化した一つの小分子に関して、一度の測定で、原理的に10万配列ものRNAを親和性の高い順にランク化することが可能になった。本研究ではこの手法をRNA結合小分子のハイスループット探索システムへ展開すること、アルキル化反応性のランク化に展開することの2点を目的に研究を進める。

研究実績の概要

近年、RNA標的創薬はオリゴ核酸に加え、経口投与可能な小・中分子でも効果を期待できる標的が増え、飛躍的に進展している。しかし、RNAへ選択的に結合する分子構造は限られていることから、新たなRNA結合分子解析法・探索法の開発が望まれている。蛍光指示薬競合置換アッセイ(FIDアッセイ)は、RNA結合性分子を効率的に探索するための代表的な方法である。しかし、蛍光指示薬の結合性情報の不足や構造多様性の欠如により、適用可能なRNAや検出できる化合物に限りがあった。本研究では、①蛍光指示薬とRNA相互作用を大規模に解析し相互作用大規模情報を取得すること、②その情報を用いて標的を選択、③FIDアッセイを行い、RNA結合性低分子を探索すること、④蛍光指示薬の構造多様化を目指し研究を行った。①のRNA結合分子の大規模結合情報データベース作成において、複数のRNA結合分子を化学合成し、我々が確立したプルダウン・マイクロアレイ技術を利用することで、RNAライブラリ(3000構造)に対する結合情報を大規模に解析した。特に、蛍光指示薬として多数の例が報告されている、チアゾールオレンジ(TO)系の化合物においては、その結合情報の妥当性も示すことに成功した。次に得られた大規模情報に基づき、疾患関連pre-miRNAと蛍光指示薬の組み合わせを選択し、実際にFIDアッセイによるpre-miRNA結合性分子のハイスループットスクリーニングを行った。その結果、いくつかのヒット化合物を取得し、さらに用いる蛍光指示薬によってヒット化合物が異なることも見出した。蛍光指示薬の拡張に関する研究も行い、良好な成果が得られた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Rapid Alkene-Alkene Photo-Cross-Linking on the Base-Flipping-Out Field in Duplex DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Abdelhady Ahmed Mostafa、Onizuka Kazumitsu、Ishida Kei、Yajima Sayaka、Mano Eriko、Nagatsugi Fumi
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 87 号: 5 ページ: 2267-2276

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c01498

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective alkylation of parallel G-quadruplex structure2021

    • 著者名/発表者名
      Onizuka Kazumitsu、Ganbold Erchissaran、Ma Yue、Sasaki Shogo、Hazemi Madoka E.、Chen Yutong、Sato Norihiro、Ozawa Mamiko、Nagasawa Kazuo、Nagatsugi Fumi
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 19 号: 13 ページ: 2891-2894

    • DOI

      10.1039/d0ob02365e

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional G-Quadruplex Binding Molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Nagatsugi Fumi、Onizuka Kazumitsu
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 7 ページ: 771-780

    • DOI

      10.1246/cl.200214

    • NAID

      130007872516

    • 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
  • [学会発表] RNA-蛍光指示薬間相互作用大規模解析情報を用いた疾患関連pre-miRNA結合分子の探索2022

    • 著者名/発表者名
      長澤瞭佑、鬼塚和光、小松リチャード馨、宮下映見、小澤眞美子、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 有機化学的視点からユニークな核酸化学ツールの創製を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      鬼塚 和光
    • 学会等名
      第3回ABC-InFO講演会 「生体適合化学の進歩」インタラクティブフォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNAアルキル化反応の大規模解析技術開発2021

    • 著者名/発表者名
      鬼塚和光、小松リチャード馨、石川竣也、Yutong Chen、小嶋かんな、村瀬裕貴、長澤瞭佑、小澤眞美子、宮下映見、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会 第15回年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RNA-小分子間化学シグナル大規模解析技術の展開2021

    • 著者名/発表者名
      鬼塚和光、小松リチャード馨、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      「化学コミュニケーションのフロンティア」第8回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RNA結合性・アルキル化反応性の大規模解析技術開発2021

    • 著者名/発表者名
      鬼塚和光、小松リチャード馨、長澤瞭佑、Yutong Chen、宮下映見、石川竣也、小嶋かんな、村瀬裕貴、小澤眞美子、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      第15回 バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Chemical reactions for nucleic acids research2021

    • 著者名/発表者名
      Kazumitsu Onizuka
    • 学会等名
      Current Topics in Emergent Materials and Devices-Cooperated with Advanced Research Network in Materials and Devices in Japan 5-Star Alliance, CEFMS-NYCU
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel reactivity modulable alkylating agents for higher-order structures of nucleic acids2021

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen, Kazumitsu Onizuka, Madoka E. Hazemi, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      有機合成化学夏季国際セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reactivity modulation of reactive OFF-ON type alkylating reagents for higher-ordered structures of nucleic acids2021

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen, Kazumitsu Onizuka, Madoka E. Hazemi, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      ISNAC2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RNA-蛍光指示薬間相互作用大規模解析を利用したRNA結合性低分子の探索2021

    • 著者名/発表者名
      長澤瞭佑、鬼塚和光、小松リチャード馨、宮下映見、小澤眞美子、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      令和3年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RNA標的低分子創薬を目指したRNA-蛍光指示薬間相互作用大規模解析2021

    • 著者名/発表者名
      長澤瞭佑、鬼塚和光、小松リチャード馨、宮下映見、小澤眞美子、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] RNAを標的としたアルキル化反応の大規模解析技術開発2021

    • 著者名/発表者名
      鬼塚和光、小松リチャード馨、石川竣也、Yutong Chen、小嶋かんな、村瀬裕貴、長澤瞭佑、小澤眞美子、宮下映見、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RNA結合分子のハイスループット探索に向けたRNA-蛍光指示薬間相互作用大規模解析2021

    • 著者名/発表者名
      長澤瞭佑、鬼塚和光、小松リチャード馨、宮下映見、小澤眞美子、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Reactivity modulation of reactive OFF-ON type G4-DNA alkylating reagents2021

    • 著者名/発表者名
      Yutong Chen, Kazumitsu Onizuka, Madoka E. Hazemi, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Alkene-alkene photo-cross-linking reaction on the flipping-out field in duplex DNA2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Mostafa Abdelhady, Kazumitsu Onizuka, Sayaka Yajima, Kei Ishida, Eriko Mano, Fumi Nagatsugi
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 標的核酸塩基のフリップアウトを誘起する人工核酸の開発とその機能化2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木まどか、鬼塚和光、矢島さやか、Ahmed Mostafa Abdelhady、石田圭、永次史
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RNA 標的創薬を志向したRNA-小分子間相互作用大規模解析技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      鬼塚和光、小松リチャード馨、小嶋かんな、村瀬裕貴、石川竣也、小澤眞美子、長澤瞭佑、宮下映見、齊藤博英、永次史
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 永次研究室ホームページ

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/nagatsugi/html/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] パラレル型グアニン四重鎖の選択的なアルキル化

    • URL

      http://five-star.tagen.tohoku.ac.jp/uploads/pdf/20210216_104704_1613440024.pdf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] RNAの高次構造解析方法2021

    • 発明者名
      小松リチャード馨、宮下映見、鬼塚和光、永次史
    • 権利者名
      小松リチャード馨、宮下映見、鬼塚和光、永次史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-054713
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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