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2019 年度 実績報告書

次世代のコバレントドラッグ創薬を志向した反応基の開発とプロテオミクス研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H02854
研究機関九州大学

研究代表者

進藤 直哉  九州大学, 薬学研究院, 助教 (20722490)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードコバレント阻害剤 / ビシクロブタン / 分子ひずみ / キナーゼ阻害剤 / BTK / システイン修飾
研究実績の概要

コバレント阻害剤は求電子的な反応基を持ち、求核的アミノ酸残基との共有結合の形成によって標的タンパク質の機能を不可逆的に阻害する。標的以外の生体分子との非特異反応に起因する毒性の懸念から、従来の創薬研究では避けられる傾向にあったが、近年では論理的に設計された標的タンパク質高選択的なコバレント阻害剤 (targeted covalent inhibitors, TCI) が注目されている。しかし、従来のTCIに用いられるアクリルアミドは分子構造によっては時間・濃度依存的な非特異反応を起こすことから、申請者らは標的選択性を高めるための新たな反応基の探索を行った。その結果、従来の反応基よりも穏やかにシステイン残基と反応するクロロフルオロアセタミド (CFA) 基を見出し、EGFRやBTKといったキナーゼを標的とした新規不可逆阻害剤への応用に成功した。
本研究では、システイン残基を狙った新たな求電子基として、特異な立体構造と大きなひずみエネルギーを有するビシクロブタンに着目した検討を行っている。当該年度はビシクロブタンの効率的合成法の確立と、反応性評価を実施した。種々検討の結果、市販の3-オキソシクロブタンカルボン酸から、ビシクロブタンカルボン酸エステルおよびアミド誘導体を簡便に得る合成法を確立した。また、あらかじめビシクロブタン環を構築した活性エステルを合成し、各種脂肪族アミンを簡便かつ迅速にビシクロブタンカルボン酸アミドに変換するスループット性の高い手法も確立した。反応性評価の結果、ビシクロブタンカルボン酸アミドが、グルタチオンや生細胞プロテオームに対してCFAと同等の穏やかな反応性を示すことを見出した。さらに、既存のBTK阻害剤骨格にビシクロブタンカルボン酸アミドを導入した誘導体を合成し、可逆的相互作用に基づく標的タンパク質のラベル化への応用を検討した。

現在までの達成度 (区分)
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

当該年度の検討により、ビシクロブタンカルボン酸エステルおよびアミドの効率的合成法を確立した。また、反応性評価により、ビシクロブタンカルボン酸アミドが、モデルチオールであるグルタチオンや生細胞プロテオームに対し、CFAと同等の穏やかな反応性を示すことを明らかにした。そこで現在、ビシクロブタンカルボン酸アミドがコバレント阻害剤に応用可能であることを示すため、BTKを標的とした新規不可逆阻害剤の開発を検討している。既存のBTK阻害剤骨格にビシクロブタンとアルキンタグを導入したプローブを合成し、Ramos細胞中のBTKの蛍光ラベル化を検討した結果、ビシクロブタンカルボン酸アミドが可逆的相互作用に基づくタンパク質のラベル化に利用できることを見出した。

今後の研究の推進方策

当該年度の検討結果から、ビシクロブタンカルボン酸アミドが、申請者らがこれまでに見出したCFAと同等の穏やかな反応性を示すことを明らかにした。そこで、今後はビシクロブタンカルボン酸アミドのコバレント阻害剤への応用を検討する。すでに既存のBTK阻害剤骨格にビシクロブタンカルボン酸アミドとアルキンタグを導入したプローブを合成し、生細胞中のBTKの蛍光ラベル化に成功した。しかし、アクリルアミドやCFAを反応基とするプローブと比べ、BTKのラベル化効率が不十分であるため、骨格と反応基を結ぶリンカー構造の最適化により、既存の反応基と同等の反応性を目指し検討を行う。ラベル化効率の向上を実現したのち、蛍光ラベル化や質量分析を用いたケミカルプロテオミクスにより、標的タンパク質選択性を既存の反応基と比較する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Selective Covalent Targeting of Mutated EGFR(T790M) with Chloroacetamide-Pyrimidines2020

    • 著者名/発表者名
      Mami Sato, Hirkazu Fuchida, Naoya Shindo, Keiko Kuwata, Keisuke Tokunaga, Guo Xiao-Lin, Ryo Inamori, Keitaro Horokawa, Kosuke Watari, Tomohiro Shibata, Naoya Matsunaga, Satoru Koyanagi, Shigehiro Ohdo, Mayumi Ono, Akio Ojida
    • 雑誌名

      ACS Medicinal Chemistry Letters

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1021/acsmedchemlett.9b00574

    • 査読あり
  • [雑誌論文] コバレントドラッグ創薬のための創薬有機化学2019

    • 著者名/発表者名
      進藤直哉、王子田彰夫
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 55 ページ: 939-943

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.55.10_939

  • [学会発表] Bicyclobutane carboxylic amides as a strain-release type electrophile for selective targeting of proteins in live cells2020

    • 著者名/発表者名
      Naoya Shindo, Keisuke Tokunaga, Mami Sato, Keiko Kuwata, Akio Ojida
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] ひずみ解消型反応基の開拓と不可逆阻害剤開発への応用2020

    • 著者名/発表者名
      徳永啓佑、進藤直哉、佐藤磨美、桑田啓子、王子田彰夫
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
  • [学会発表] クロロフルオロアセタミドを利用した不可逆的キナーゼ阻害剤の開発2019

    • 著者名/発表者名
      進藤直哉、渕田大和、佐藤磨美、渡公佑、桑田啓子、小野眞弓、王子田彰夫
    • 学会等名
      ケミカルバイオロジー学会第14回年会
  • [学会発表] 不可逆阻害剤への応用を目指したひずみ解消型反応基の開発2019

    • 著者名/発表者名
      徳永啓佑、進藤直哉、佐藤磨美、桑田啓子、王子田彰夫
    • 学会等名
      ケミカルバイオロジー学会第14回年会
  • [学会発表] Selective and reversible modification of kinase cysteines with chlorofluoroacetamides2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Shindo, Hirokazu Fuchida, Mami Sato, Kosuke Watari, Keiko Kuwata, Mayumi Ono, Akio Ojida
    • 学会等名
      VIII EFMC International Symposium on Advances in Synthetic and Medicinal Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] ひずみ解消型反応のタンパク質不可逆阻害への応用2019

    • 著者名/発表者名
      徳永啓佑、進藤直哉、佐藤磨美、桑田啓子、王子田彰夫
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム2019
  • [学会発表] Selective and reversible modification of kinase cysteines with chlorofluoroacetamides2019

    • 著者名/発表者名
      進藤直哉
    • 学会等名
      有機合成化学協会九州山口支部2019年度第2回有機合成化学講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ビシクロブタンのひずみ解消反応を利用したタンパク質の標的選択的不可逆阻害2019

    • 著者名/発表者名
      進藤直哉、徳永啓佑、佐藤磨美、桑田啓子、渕田大和、王子田彰夫
    • 学会等名
      第37回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [図書] Handbook of In Vivo Chemistry in Mice: From Lab to Living System2020

    • 著者名/発表者名
      Naoya Shindo, Akio Ojida
    • 総ページ数
      560
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • ISBN
      978-3527344321

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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