新規低分子Met stimulatorの開発と医学応用への基盤形成

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02685
• 研究機関: 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛
• 研究代表者: 四ノ宮 成祥 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 分子生体制御学, 教授 (40505260)
• 研究分担者: 田沼 靖一 東京理科大学, 研究推進機構総合研究院, 教授 (10142449) ; 中村 浩之 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30274434)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ｃ-Met / 受容体型チロシンキナーゼ / 分子創薬 / 抑制剤 / 刺激剤 / COSMOS法

研究実績の概要

我々の研究グループでは、新規Met阻害剤の創製を行ってきているが、ATP結合部位を標的とした化合物以外にAllosteric siteを標的とした薬剤設計も行ってきた。これらの研究の途上で、MetのKinase部位に作用し、その活性を強力に増強するStimulator低分子化合物(MKS-170)を見出した。低分子薬剤が直接Kinase部位に作用しその活性を正に制御するメカニズムについての知見は乏しく、我々はこの点の解明と刺激活性の強い薬剤の創製について検討を重ねてきた。MKS-170よりも低毒性でより強いMet刺激活性を有する新規薬剤の創製については、本化合物を基本として側鎖分子の構造を変えることで30個の誘導体を作成し、そのMet刺激活性を測定したところ、5個の化合物がMKS-170と類似の活性を示し、そのうちの1つはより低濃度でMet刺激効果を有する活性の強い化合物であることが判明した。したがって、更なる薬剤デザインを工夫した誘導体を作成し、Met Kinase刺激特性の解析を行っているところである。また、Stimulator低分子化合物とMet Kinase Domainとの結合様式を明らかにすることを目的に、コムギ胚芽の系を用いてRecombinant Met Kinase Domainの発現精製を行っているところである。現在のところ、これまでの研究に使用している組換え型Met Kinaseよりも粗精製の状態で160倍活性の強い溶液を得ることができており、これをもとにスケールアップ並びに精製を進めている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の初年度は、「Met Stimulator活性を示す低分子化合物の設計」及び「結合部位の構造解析」を目標に研究計画を立て、実験を行ってきた。前者については、研究実績の概要にも示したとおり、作成した誘導体の中からMKS-170よりもより強い活性を示す化合物（IC50にして約1/3～1/10で同等の活性を示す）を見出しており、この化合物をもとにさらに構造設計に工夫を施すことにより、目的とする低IC50値で有効なMet Stimulator活性を示す低分子化合物開発に到達できる可能性が出てきた。また、後者については、（1）Met Kinase Domainと低分子化合物と複合体をトリプシン処理して質量分析計に掛けることにより結合部位のアミノ酸配列を推測していく方法と、（2）Met Kinase Domainと化合物との複合体を形成しX線構造解析に掛ける方法との2つの方向性から解析を続ける予定にしており、今後に向けて更なる準備を行うことにしている。

今後の研究の推進方策

これまで作成した低分子化合物をもとに更なる設計の改良を重ね、最適化分子設計及び化学合成の達成、細胞系及びin vivoにおける薬効・毒性評価、動物モデルを用いたパイロットスタディに繋げていきたいと考えている。低分子阻害剤の開発については、これまで行われてきたハイスループット・スクリーニングやin silico drug designなどの手法を利用できるが、Stimulator機能を持つ低分子化合物の開発については、明確なストラテジーが示されているわけではないので、我々が見出した基準物質MKS-170に対する種々の観点からの修飾の方法も考慮に入れ、実験結果にフィードバックを掛けつつ薬剤開発を行っていきたい。

研究成果

• [国際共同研究] Van Andel Research Institute/East Tennessee State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Van Andel Research Institute/East Tennessee State University
• [雑誌論文] Genome-wide meta-analysis identifies multiple novel loci associated with serum uric acid levels in Japanese individuals. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakatochi M, Kanai M, Nakayama A, Hishida A, Kawamura Y, Ichihara S, et al.
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 2 ページ: 115-115
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0339-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical practice guideline for renal hypouricemia (1st edition). (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama A, Matsuo H, Ohtahara A, Ogino K, Hakoda M, Hamada T, et al.
  • 雑誌名: Hum Cell 巻: 32(2) ページ: 83-87
  • DOI: 10.1007/s13577-019-00239-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of a novel microRNA, miR-188, elevated in serum of muscular dystrophy dog model. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibasaki H, Imamura M, Arima S, Tanihata J, Kuraoka M, Matsuzaka Y, Uchiumi F, Tanuma SI, Takeda S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14(1) ページ: e0211597
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0211597. eCollection 2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Papaverine identified as an inhibitor of high mobility group box 1/receptor for advanced glycation end-products interaction suppresses high mobility group box 1-mediated inflammatory responses. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tamada K, Nakajima S, Ogawa N, Inada M, Shibasaki H, Sato A, Takasawa R, Yoshimori A, Suzuki Y, Watanabe N, Oyama T, Abe H, Inoue S, Abe T, Yokomizo T, Tanuma S.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 511(3) ページ: 665-670
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.01.136
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A common variant of MAF/c-MAF, transcriptional factor gene in the kidney, is associated with gout susceptibility. (2018)
  • 著者名/発表者名: Higashino T, Matsuo H, Okada Y, Nakashima H, Shimizu S, Sakiyama M, et al.
  • 雑誌名: Hum Cell 巻: 31(1) ページ: 10-13
  • DOI: 10.1007/s13577-017-0186-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Common variant of BCAS3 is associated with gout risk in Japanese population: the first replication study after gout GWAS in Han Chinese. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakiyama M, Matsuo H, Nakaoka H, Kawamura Y, Kawaguchi M, Higashino T, et al.
  • 雑誌名: BMC Med Genet 巻: 19（1） ページ: 96-96
  • DOI: 10.1186/s12881-018-0583-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of ABCG2 as an Exporter of Uremic Toxin Indoxyl Sulfate in Mice and as a Crucial Factor Influencing CKD Progression. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada T, Yamamoto T, Matsuo H, Tan J.K., Ooyama K, Sakiyama M, et al.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 8（1） ページ: 11147-11147
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29208-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TRPV4 Channel-Regulated ATP Release Contributes to γ-Irradiation-Induced Production of IL-6 and IL-8 in Epidermal Keratinocytes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohsaki A, Tanuma SI, Tsukimoto M.
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull. 巻: 41(10) ページ: 1620-1626
  • DOI: 10.1248/bpb.b18-00361
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glyoxalase 1 gene is highly expressed in basal-like human breast cancers and contributes to survival of ALDH1-positive breast cancer stem cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tamori S, Nozaki Y, Motomura H, Nakane H, Katayama R, Onaga C, Kikuchi E, Shimada N, Suzuki Y, Noike M, Hara Y, Sato K, Sato T, Yamamoto K, Hanawa T, Imai M, Abe R, Yoshimori A, Takasawa R, Tanuma SI, Akimoto K.
  • 雑誌名: Oncotarget. 巻: 9(92) ページ: 36515-36529
  • DOI: 10.18632/oncotarget.26369
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genomic and tumor biological aspects of the anticancer nicotinamide phosphoribosyltransferase inhibitor FK866 in resistant human colorectal cancer cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogino Y, Sato A, Uchiumi F, Tanuma SI
  • 雑誌名: Genomics. pii 巻: S0888-7543(18) ページ: 30663-30663
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2018.12.012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 次世代シークエンサーを併用したHiCEP法による腎癌の遺伝子発現データベースの構築と腎癌マーカーの同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川口真、松尾洋孝、荒木良子、清水聖子、高尾幹也、中山昌喜、湯野川春信、安倍真澄、四ノ宮成祥、伊藤敬一
  • 学会等名: 第28回泌尿器科分子・細胞研究会
• [学会発表] Development of a gene expression database of renal cell carcinoma cases by NGS-combined HiCEP to identify tumor markers. (2019)
  • 著者名/発表者名: 川口真、松尾洋孝、荒木良子、清水聖子、高尾幹也、中山昌喜、北村陽典、安倍真澄、伊藤敬一、四ノ宮成祥
  • 学会等名: 2019年アメリカ癌研究会年次総会
• [学会発表] HiCEP法と次世代シークエンサーを併用した腎癌組織の遺伝子発現データベースの構築と腎癌マーカーの同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川口真、松尾洋孝、荒木良子、清水聖子、高尾幹也、中山昌喜、北村陽典、湯野川春信、安倍真澄、四ノ宮成祥、伊藤敬一
  • 学会等名: 第107回日本泌尿器科学会総会
• [学会発表] エキソーム解析手法を用いたnicotinamide phosphoribosyltransferase阻害剤に対するがん耐性機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 荻野 暢子, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 日本薬学会 第139年会
• [学会発表] がん細胞のネクローシス制御因子の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 聡, 高橋祐衣, 下間 彰, 田沼靖一, 綿矢有佑, 金 惠淑.
  • 学会等名: 日本薬学会 第139年会
• [学会発表] Development of the gene expression database of renal cell carcinoma cases to identify the tumor markers. (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口真、松尾洋孝、清水聖子、高尾幹也、中山昌喜、山本順司、伊藤敬一、四ノ宮成祥
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 新規HMGB1/RAGE阻害剤の抗炎症作用メカニズムの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 玉田 賢弥, 中島 慎吾, 吉森 篤史, 佐藤 聡, 高澤 涼子, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 神経細胞保護効果を有する植物由来成分の同定とその機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中 絢子, 多賀井 希望, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 疎水性ファーマコフォアとしてカルボランを導入した新規NAMPT 阻害剤の開発. (2018)
  • 著者名/発表者名: 浅輪 泰允, 葛城 粛貴, 佐藤 聡, 吉森 篤史, 田沼 靖一, 中村 浩之.
  • 学会等名: 第36回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [学会発表] PARG阻害剤の制がん効果を規定する因子の探索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢作 有希, 大山 貴央, 渋井 祐登, 阿部 英明, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] in silico 創薬手法とドラッグリポジショニングを用いた、HMGB1/RAGE相互作用を標的とする神経膠芽腫の新規制がん戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲田 愛, 佐藤 聡, 新藤 実香, 市村 幸一, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第7 7回日本癌学会学術総会
• [学会発表] ネクローシスとアポトーシスのがん細胞死切替え機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 聡, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第7 7回日本癌学会学術総会
• [学会発表] In silico創薬手法を用いたHMGB1が誘導する炎症反応阻害剤の創製と作用メカニズムの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 玉田 賢弥, 中島 慎吾, 吉森 篤史, 佐藤 聡, 高澤 涼子, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] 新規pory(ADP-ribose) glycohydrase (PARG)阻害剤の創製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渋井 祐登, 鈴木 亮介, 矢作 有希, 大山 貴央, 真辺友香, 阿部 英明, 吉森 篤史, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第62回日本薬学会関東支部大会
• [学会発表] 抗神経老化作用を有する植物由来成分の有用性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 多賀井 希望, 田中 絢子, 佐藤 聡, 内海 文彰, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第62回日本薬学会関東支部大会
• [学会発表] 合成環状過酸化物を用いた新規抗がん戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三谷 英傑, 稲田 愛, 綿矢 有佑, 金 惠淑, 田沼 靖一, 佐藤 聡.
  • 学会等名: 第62回日本薬学会関東支部大会
• [学会発表] がん細胞のネクローシスとアポトーシスの切替え制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 聡, 高橋 祐衣, 下間 彰, 田沼 靖一, 金 惠淑, 綿矢 有佑.
  • 学会等名: 第27回日本Cell Death 学会学術集会
• [学会発表] HMGB1が誘導する炎症反応阻害剤の創製と作用メカニズムの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 玉田 賢弥, 中島 慎吾, 吉森 篤史, 佐藤 聡, 高澤 涼子, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第83回日本インターフェロン・サイトカイン学会学術集会
• [学会発表] がん細胞のネクローシスとアポトーシスの細胞死制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 聡, 高橋 祐衣, 下間 彰, 田沼 靖一, 金 惠淑, 綿矢 有佑
  • 学会等名: 2018年度日本生化学会関東支部例会
• [学会発表] Nicotinamide phosphoribosyltransferase阻害抗がん剤に対する耐性機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 聡, 荻野 暢子, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第22回日本がん分子標的治療学会学術総会
• [学会発表] 神経膠芽腫のHMGB1/RAGE相互作用を標的とした新規制がん戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲田 愛, 佐藤 聡, 田沼 靖一.
  • 学会等名: 第22回日本がん分子標的治療学会学術総会
• [図書] Regulation of Signal Transduction in Human Cell Research. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinomiya Nariyoshi, Qian Xie, and Georeg F. Vande Woude
  • 総ページ数: 218
  • 出版者: Springer Nature Singapore Pte Ltd.
  • ISBN: 978-981-10-7295-6
• [図書] Mitochondrial Diseases (2018)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Uchiumi, Jun Arakawa, Yutaka Takihara, Motohiro Akui, Hiroshi Hamada, Sei-ichi Tanuma
  • 総ページ数: 496
  • 出版者: IntechOPEN Limited (London)
  • ISBN: 978-1-78923-675-0
• [図書] New Research on Cell Aging and Death (2018)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Takihara, Daisuke Sudo, Jun Arakawa, Mayu Takahashi, Akira Sato, Sei-ichi Tanuma, Fumiaki Uchiumi
  • 総ページ数: 169
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc., Hauppauge, NY
  • ISBN: 978-1-53613-626-5
• [図書] 医薬品相互作用研究 42巻3号 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田沼靖一
  • 総ページ数: 44
  • 出版者: 医薬品相互作用研究会
  • ISBN: 0385-5015