固相ジスルフィド形成化学を基盤とする中分子ペプチド架橋体の創製と創薬展開

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03356
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 林 良雄 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (10322562)
• 研究分担者: 田口 晃弘 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (40707311)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 固相ジスルフィドライゲーション / 中分子ペプチド / ペプチド－薬物架橋体 / 創薬 / ケミカルバイオロジー

研究実績の概要

計画した固相ジスルフィドライゲーション（固相DSL）の化学的有用性の検証において、① インスリンのジスルフィド先導型環状ペプチド合成（DSDCPS）では、合成した区分フラグメントの溶解性の問題から、フラグメントの組み直しが必要となり再合成を実施中である。よって、ジスルフィド結合を２本有するエンドセリンのDSDCPSに基づく合成を先に実施した。その結果、比較的高収率で全合成に成功し、DSDCPSの化学的有用性を示す一つの結果を得、J. Org. Chem. (2020) 85, 1495に報告した。また、固相DSLによる環状ペプチド医薬品の合成も開始した。一方、② 機能単位を複数有する新規多重ジスルフィドペプチド（電車ペプチド）の固相DSL合成では、多重RGDペプチドの合成に関する基本データを取得できた（論文執筆中）。一方、２）固相DSL技術の創薬展開への可能性検証では、③ 抗体Fc部結合ペプチド（IgBP）を介して抗体への抗がん剤架橋を予定したが、実際にはIgBPの高度化研究を優先し、構造活性相関研究を行い、高い結合能を有する新規IgBPを創製し、ACS Omega (2019) 4, 14390 並びに Med. Chem. Commun. (2019) 10, 1789に報告した。また、筋の活動に必須なジストログリカンとラミニンの間の相互認識を模倣する新規分子として期待される抗体ー糖鎖架橋体の創製に必要なIgBPー糖鎖架橋体の合成を実施した。更に ④ PDC架橋体創製の基盤整備研究であるタイトジャンクション開口活性を持つ環状デプシペプチドMA026の構造最適化研究では、天然MA026の全合成の過程でその提出構造の間違いに気づき、真の化学構造を決定する研究を急遽実施し同定に成功した（論文執筆中）。また確立された合成ルートを利用し複数のMA026誘導体合成を開始した。

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

インスリンの合成については完了には至らなかったが、同様に複雑なジスルフィド環状ペプチドであるエンドセリンについて、ジスルフィド先導型環状ペプチド合成（DSDCPS）による全合成が終了し、１報の論文執筆に至ったこと、さらに多重ジスルフィドペプチドについても、相当する合成データが得られるなど、相応の成果が得られたことから、化学的有用性の検証については、研究は概ね順調に進展していると言える。一方、固相DSL技術の創薬展開としては、抗体Fc部結合ペプチド（IgBP）に対して、ラミニンへの結合能を有する糖鎖構造の架橋に成功した。今後、ジストログリカンを認識する抗体との選択的な架橋が完了し次第、当該分子がジストログリカンとラミニンの間の相互に認識を模倣できるかを、共同研究を通じて検証していきたい。また、関連研究において2報の論文が受理された。加えてPDC架橋体創製における環状デプシペプチドMA026の研究では、天然MA026について報告された構造に従いその全合成を実施し目的化合物を得たが、所望の活性が得られないことが解った。そこで、少し時間を費やしたが、真の化学構造を決定するための追加的研究を行い、MA026の真の構造同定に至った。当初予定していた構造活性相関研究は、予定より遅れ気味であるが、複数の誘導体の合成は済んでおり、全体を通して固相DSL技術の創薬展開研究も概ね順調に進行していると言える。

今後の研究の推進方策

上記のように研究は概ね計画通り進行していることから、当初の計画に沿って次年度も研究を展開し、固相ジスルフィド形成の化学を利用して、生命科学や創薬に貢献する中分子ペプチド架橋体の有用性を示していきたい。インスリンの合成については、ペプチドフラグメントの組み直しが進んだことから、DSDCPSに基づく実際のペプチド構造の構築を実施していく。また、固相樹脂上で環状構造を全て構築することを特徴とする固相DSL技術に基づく新しいペプチド合成法の開発も開始する。一方、固相DSL技術の創薬展開研究としては、本来の計画にある抗癌剤―抗体架橋体の創製に注力したい。さらに、可能であれば、IgBPを抗体の特定部位を認識できる触媒として用いて、医薬分子を選択的に抗体へ架橋する技術の検討も実施したい。加えて、MA026の創薬研究では、MA026自体のさらなる構造活性相関研究の推進と共に、医薬品とのPDC架橋体の構築も実施したい。

研究成果

• [雑誌論文] Disulfide-driven cyclic peptide synthesis of human endothelin-2 with a solid-supported Npys-Cl (2020)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Taguchi, Kiyotaka Kobayashi, Yan Cui, Kentaro Takayama, Atsuhiko Taniguchi, Yoshio Hayashi
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 85 ページ: 1495-1503
  • DOI: 10.1021/acs.joc.9b02362
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics-based structural requirements of human immunoglobulin G binding peptides (2019)
  • 著者名/発表者名: Kyohei Muguruma, Konomi Fujita, Akane Fukuda, Satoshi Kishimoto, Soichiro Sakamoto, Risako Arima, Mayu Ito, Mayu Kawasaki, Shogo Nakano, Sohei Ito, Kanade Shimizu, Akihiro Taguchi, Kentaro Takayama, Atsuhiko Taniguchi, Yuji Ito, Yoshio Hayashi
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 4 ページ: 14390-14397
  • DOI: 10.1021/acsomega.9b01104
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis and structure-activity relationship studies of IgG-binding peptides focused on the C-terminal histidine residue (2019)
  • 著者名/発表者名: Kyohei Muguruma, Mayu Ito, Akane Fukuda, Satoshi Kishimoto, Akihiro Taguchi, Kentaro Takayama, Atsuhiko Taniguchi, Yuji Ito and Yoshio Hayashi
  • 雑誌名: Med. Chem. Commun. 巻: 10 ページ: 1789-1795
  • DOI: 10.1039/C9MD00294D
• [雑誌論文] New negamycin-based potent readthrough derivative effective against TGA-type nonsense mutations (2019)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Hamada, Noriko Omura, Akihiro Taguchi, Alireza Baradaran-Heravi, Masaya Kotake, Misaki Arai, Kentaro Takayama, Atsuhiko Taniguchi, Michel Roberge, Yoshio Hayashi
  • 雑誌名: ACS Med. Chem. Lett. 巻: 10 ページ: 1450-1456
  • DOI: 10.1021/acsmedchemlett.9b00273
  • 査読あり
• [学会発表] 固相ワンポットジスルフィド駆動型環状ペプチド合成法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 志田 颯、田口 晃弘、小林 清孝、崔 岩、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 学会等名: 日本薬学会 第140年会
• [学会発表] A new scenario for disulfide peptide synthesis based on 3-nitro-2-pyridinesulfenates (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, A. Taguchi
  • 学会等名: The 7th Modern Solid Phase Peptide Synthesis & Its Applications Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of water-soluble Npys-OMe derivatives for the disulfide bond formation of biomolecules (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Taguchi, S. Kuraishi, K. Kobayashi, Y. Cui, K. Takayama, A. Taniguchi, and Y. Hayashi
  • 学会等名: The 27th French-Jaanese Suymposium on Medicinal and Fine Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis and structure-activity relationship study of an antibody-binding peptide focused on the C-terminal histidine residue (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Ito, K. Muguruma, A. Fukuda, S. Kishimoto, A. Taguchi, K. Takayama, A. Taniguchi, Y. Ito, and Y. Hayashi
  • 学会等名: The 27th French-Jaanese Suymposium on Medicinal and Fine Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Structure-antibody binding affinity relationship study of cyclic disulfide peptides (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Muguruma, K. Fujita, A. Fukuda, S. Kishimoto, R. Arima, A. Taguchi, K. Takayama, A. Taniguchi, Y. Ito, and Y. Hayashi
  • 学会等名: 26th American Peptide Symposium and 11th International Peptide Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] "ON-RESIN" disulfide peptide synthesis using methyl 3-nitro-2-pyridinesulfenate (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, A. Taguchi, K. Muguruma, K. Takayama, A. Taniguchi, and Y. Hayashi
  • 学会等名: 26th American Peptide Symposium and 11th International Peptide Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] SAR study of negamycin derivative focused on the 3-amino position for potent readthrough activity (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Omura, K. Hamada, A. Taguchi, M. Arai, K. Shimano, K. Takayama, A. Taniguchi, and Y. Hayashi
  • 学会等名: 26th American Peptide Symposium and 11th International Peptide Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Structure revision and structure-activity relationship as TJ opener of MA026 (2019)
  • 著者名/発表者名: C. Uchiyama, A. Fukuda, M. Mukaiyama, D. Nakazawa, M. Arimoto, K. Kako, A. Taguchi, K. Takayama, A. Taniguchi, Y. Nagumo, T. Usui, and Y. Hayashi
  • 学会等名: The 7th Modern Solid Phase Peptide Synthesis & Its Applications Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Structure-activity relationship study of an antibody-binding peptide for the preparation of antibody-drug conjugate (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Muguruma, K. Fujita, A. Fukuda, S. Kishimoto, R. Arima, A. Taguchi, K. Takayama, A. Taniguchi, Y. Ito, and Y. Hayashi
  • 学会等名: Antibody Engineering & Therapeutics 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 生体分子におけるジスルフィド結合形成を指向した水溶性Npys誘導体の創製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田口 晃弘、倉石彩恵香、小林 清孝、崔 岩、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第14回年会
• [学会発表] MA026の構造訂正とTJ開口活性に関する構造活性相関検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 向山 海凪、山﨑 洋平、内山 千尋、有本 光江、加香考一郎、林 良雄、南雲 陽子、臼井 健郎
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第14回年会
• [学会発表] Development of solid-supported 4-fluorophenyl 3-nitro-2-pyridinesulfenate agent for efficient solid-phase disulfide ligation (2019)
  • 著者名/発表者名: 崔 岩、田口 晃弘、小林 清孝、志田 颯、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 学会等名: 第63回 日本薬学会 関東支部大会
• [学会発表] タイトジャンクション開口剤MA026の構造訂正及び構造活性相関研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内山 千尋、福田 茜、向山 海凪、中澤 佳輝、有本 光江、加香考一郎、田口 晃弘、高山健太郎、谷口 敦彦、南雲 陽子、臼井 健郎、林 良雄
  • 学会等名: 第63回 日本薬学会 関東支部大会
• [学会発表] NPYS化学を基盤とするペプチド合成化学から創薬までの研究展開 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林 良雄、田口 晃弘、六車 共平、Yan Cui、小林 清孝
  • 学会等名: 第63回 日本薬学会 関東支部大会
  • 招待講演
• [学会発表] STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP STUDY OF AN ANTIBODY- BINDING PEPTIDE FOCUSED ON GLYCINE RESIDUE AT THE POSITION 9 (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, K. Muguruma, R. Osawa, S. Kishimoto, A. Taguchi, K.Takayama, A. Taniguchi, Y. Ito, and Y. Hayashi
  • 学会等名: 第56回 ペプチド討論会
• [学会発表] development of leucyl-3-epi-deoxynegamycin derivative with a potent readthrough activity (2019)
  • 著者名/発表者名: 大村 紀子、濵田 圭佑、田口 晃弘、嶋野 慶樹、澤田 直志、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 学会等名: 第56回 ペプチド討論会
• [学会発表] Structure revision of cyclic depsipeptide MA026 and structure-activity relationship study based on tight junction open activity (2019)
  • 著者名/発表者名: 内山 千尋、福田 茜、向山 海凪、中澤 佳輝、有本 光江、加香考一郎、田口 晃弘、高山健太郎、谷口 敦彦、南雲 陽子、臼井 健郎、林 良雄
  • 学会等名: 第56回 ペプチド討論会
• [学会発表] 水溶性Npys 誘導体を基盤としたジスルフィド形成試薬の創製とその機能性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田口 晃弘，倉石彩恵香，小林 清孝，崔 岩，高山健太郎，谷口 敦彦，林 良雄
  • 学会等名: 第45回 反応と合成の進歩シンポジウム
• [学会発表] ジスルフィド駆動型環状ペプチド合成法によるヒトエンドセリン-2の合成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 志田 颯、田口 晃弘、小林 清孝、崔 岩、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 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
• [学会発表] 生体分子へ適用可能な水溶性Npys型ジスルフィド形成試薬の創製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濵田 佳穂、田口 晃弘、倉石彩恵香、小林 清孝、崔 岩、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 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
• [学会発表] Structure-Activity Relationship Study of Human IgG Binding Peptide Focused on Glycine Residue at the Position 9 (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Fukuda, K. Muguruma, R. Osawa, S. Kishimoto, A. Taguchi, K.Takayama, A. Taniguchi, Y. Ito, and Y. Hayashi
  • 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
• [学会発表] Npys-OMeを用いた固相ジスルフィド架橋法による環状ペプチドの合成展開(Synthesis of cyclic peptides by on-resin disulfide bond formation via Npys-OMe) (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林 清孝、田口 晃弘、崔 岩、志田 颯、濵田 佳穂、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 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
• [学会発表] 高リードスルー活性を有するネガマイシン誘導体TCP-1109の創製とその活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 嶋野 慶樹、濵田 圭佑、大村 紀子、田口 晃弘、澤田 直志、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 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
• [学会発表] Development of 4-Fluorophenyl 3-Nitro-2-Pyridinesulfenate, Npys-OPh(pF) Resin as An Efficient Disulfide-Forming Reagent (2019)
  • 著者名/発表者名: 崔 岩、田口 晃弘、小林 清孝、志田 颯、高山健太郎、谷口 敦彦、林 良雄
  • 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
• [学会発表] 抗体-薬物複合体への応用をめざした微小管重合阻害剤Plinabulinのジスルフィド型プロドラッグ創製研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 菜那、福田 茜、六車 共平、黒田 綾、遠藤 京弥、田口 晃弘、高山健太郎、谷口 敦彦、伊東 祐二、林 良雄
  • 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
• [学会発表] MA026の構造訂正及びタイトジャンクション開口能に基づいた構造活性相関研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内山 千尋、福田 茜、向山 海凪、中澤 佳輝、有本 光江、加香考一郎、田口 晃弘、高山健太郎、谷口 敦彦、南雲 陽子、臼井 健郎、林 良雄
  • 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