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

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08426
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 太田 明伸 愛知医科大学, 医学部, 講師 (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
• キーワード: 多発性骨髄腫 / PBK / 治療標的分子 / セルベースアッセイ / 分子病態

研究実績の概要

多発性骨髄腫（Multiple myeloma， 以下MM）は形質細胞由来の難治性血液悪性腫瘍である。MMの臨床病態は多彩であり、治療やその効果の予測は難しい。代表者は、MM治療の標的となりうる分子を同定するために、ゲノム編集法や遺伝子発現解析法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す方針とした。
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。当該がん遺伝子は生理的な代謝活性に対して寄与することも知られており、PBKが生体内で代謝機能に影響を及ぼす可能性が示唆された。
また、昨年度に公共のデータベース等を利用したサブ解析から、新規遺伝子X（仮称）を見出した。本年度は、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ZenoTOF7600を用いた高感度質量分析によって、遺伝子X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Y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、遺伝子X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、X-Yの相互作用はMM細胞の生存率に寄与す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、レナリドミドを含む免疫調節剤投与後の細胞生存率に寄与することから、PBKはMM細胞の薬剤耐性機構に関与する可能性が強く示唆された。

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

1500個の化合物ライブラリーを用いた薬剤感受性試験によって、PBKが抗骨髄腫薬の感受性に影響を及ぼすことを見出した。また、PBKの発現レベルと高い相関性を示す遺伝子X（仮称）と相互作用する分子の同定に成功しており、骨髄腫の分子病態に関する論文を投稿準備中である。

今後の研究の推進方策

最終年度では、新規MM悪性化候補分子Xの同定とその機能解析に関わる論文の投稿準備、論文投稿、論文公表を行う。また、本研究の知見を新規治療薬の創出研究に発展させるために、近年注目されているPROteolysis TArgeting Chimeras（PROTAC）、Degronimid、Specific and Nongenetic IAP-dependent Protein Eraser（SNIPER)といったユビキチン・プロテアソーム系を活用して標的とするタンパク質を分解する治療戦略への応用検討する。
PBKノックアウトマウスでは野生型と比べ代謝レベルの変化が見られることから、血中のホルモン動態の解析を行う予定としている。また肝臓や膵臓における組織観察を行い、ホルモン分泌細胞や肝組織像の解析を予定している。
さらに、阻害剤ライブラリーを用いたスクリーニング試験結果を検証するために、様々なMM細胞を用いて、PBKのノックアウト安定株やPBKの過剰発現安定株の作成をおこなう。樹立した細胞株を用いて、インビトロの細胞生存率アッセイやxenograft（in vivo）実験を行い、PBKが抗骨髄腫薬の抗腫瘍効果に及ぼす影響を解析する。

次年度使用額が生じた理由

研究代表者の所属先移転により、当初予定した研究計画が実施できていないため。移転後に、速やかに本研究を再開する予定としている。

研究成果

• [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 ページ: 709～716
  • DOI: 10.3171/2022.5.JNS22579
  • 査読あり
• [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: in press
  • DOI: 10.1111/odi.14533
  • 査読あり
• [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
  • DOI: 10.3389/fphar.2021.772926
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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: 49 ページ: 6241～6248
  • DOI: 10.1007/s11033-022-07422-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 ページ: 394～408
  • DOI: 10.3324/haematol.2022.280879
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 ページ: 111755～111755
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111755
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
• [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
• [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: 特願2022-169541