新規手法に基づくMetを標的とした分子標的治療薬の開発と生物評価

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23300365
• 研究機関: 防衛医科大学校
• 研究代表者: 四ノ宮 成祥 防衛医科大学校, 医学教育部・医学科専門課程, 教授 (40505260)
• 研究分担者: 田沼 靖一 東京理科大学, 薬学部, 教授 (10142449)
• キーワード: Met / 分子標的薬 / Imatinib / COSMOS法 / リード化合物 / ホモロジーモデリング / Hot spot / Kinase活性

研究概要

我々の開発した新規薬剤設計方法COSMOS法(Conversion to Small Molecules through Optimized-peptides Strategy)を利用し、Imatinibとの構造比較から癌遺伝子Metを標的とした新規分子標的薬のリード化合物候補を見出している。本研究では、そのリード化合物をもとにMetを標的とする優れた低分子標的薬の最適化分子設計を行い、in vitroおよびin vivoでの生物活性を確認することにより、本方法論の有効性・普遍性を検証するとともに臨床応用の可能性を探ることを目的とした。
平成23年度は、Bcr-Ab1の不活性型結晶構造を鋳型としたMet不活性型のホモロジーモデリングを実施し、Met不活性型を対象としたSBVS(Structure-Based Virtual Screening)及びSBDD(Structure-Based Drug Design)による特異的阻害剤の分子設計基盤を確立した。また、ドッキングスタディの精度向上のため、Molecular Dynamics(MD)を用いて標的タンパク質に柔軟性を取り入れたMD-Sampling法を開発し、Met Tyr Kinase不活性型のホモロジーモデルに柔軟性を導入した。
このような理論基盤をもとに、Met Tyr Kinase不活性型に対し特異的な阻害剤の設計を実施した。まず、Met不活性型に結合親和性の高い最適ペプチドの設計を行い、次いで、設計最適ペプチドとMet不活性型との複合体構造を用いたHot Spotの同定並びにHot Spotと低分子との結合パターンをヒット化合物の選別条件としたSBVSを実施した。
以上の操作により設計した薬剤に関し、Kinase Assayによる構造予測へのフィードバックをかけ、より適正な化合物を模索した。現在、これらの候補薬剤について詳細な解析を行っている。

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

初年度である平成23年度の研究計画として、Met Tyr Kinase不活性型の分子モデルの構築並びにMet Tyr Kinase特異的阻害剤の分子設計の2つのテーマを掲げたが、これらについてはほぼ予定通り行うことができた。現在、Kinase Assayにより得られたIC_<50>をもとに、構造予測へのフィードバックをかけより適正な化合物を模索しつつ、最適リード化合物の創製を図っているところであり、ほぼ予定通りの進捗状況と言える。

今後の研究の推進方策

これまでの研究によりMet Tyr Kinase不活性型の分子モデルの構築はほぼ完了した。このモデルをもとに、昨年度に引き続きMet Tyr Kinase不活性型特異的阻害剤の分子設計を継続するとともに、活性型リコンビナントMet Tyr kinaseを構築し活性部分と候補薬剤との結合構造解析を実施する。また、出来上がった候補薬剤をもとに、阻害剤のscattering抑制効果、細胞死誘導能、及び抗腫瘍効果の確認を行う。
今年度は既知のkinase阻害剤をリファレンスとして入手し、結晶構造との比較から我々の分子設計手法の有意性を検証する方向で検討している。また、低分子化合物の構造的性質をkinaseに対する結合活性から分類し、それぞれのカテゴリーにおける最適化の方法を探ることにしている。

研究成果

• [雑誌論文] Decreased extra-renal urate excretion is a common cause of hyperuricemia (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichida, K.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 3 ページ: 764
  • DOI: 10.1038/ncomms1756
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel homogeneous irradiation fiber probe for whole bladder wall photodynamic therapy (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, K.
  • 雑誌名: Lasers Surg Med 巻: 44(5) ページ: 413-420
  • DOI: 10.1002/lsm.22010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal photosensitizers for photodynamic therapy of infections should kill bacteria but spare neutrophils (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M.
  • 雑誌名: Photochem Photobiol 巻: 88(1) ページ: 227-232
  • DOI: 10.1111/j.1751-1097.2011.01005.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cancer susceptibility polymorphism of p53 at codon 72 affects phosphorylation and degradation of p53 protein (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozeki C., Sawai Y., Shibata T., Kohno T., Okamoto K., Yokota J., Tashiro F., Tanuma S., Sakai R., Kawase T., Kitabayashi I., Taya Y., and Ohki R
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286(20) ページ: 18251-60
  • DOI: 10.1074/jbc.M110.208587
• [雑誌論文] Airport quarantine inspection, follow-up observation, and the prevention of pandemic influenza (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita, M., Sato, H., Kaku, K., Tokuno, S., Kanatani, Y., Suzuki, S., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: Aviat Space Environ Med 巻: 82 ページ: 782-789
  • DOI: 10.3357/ASEM.3023.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathogenic GLUT9 mutations causing renal hypouricemia type 2 (RHUC2) (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, Y., Matsuo, H., Chiba, T., Nagamori, S., Nakayama, A., Inoue, H., Utsumi, Y., Oda, T., Nishiyama, J., Kanai, Y., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 巻: 30 ページ: 1105-1111
  • DOI: 10.1080/15257770.2011.623685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of Neutrophil Function by Interleukin-18 Therapy Protects Burn-Injured Mice from Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (2011)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, M., Miyazaki, H., Ono, S., Inatsu, A., Nakashima, H., Tsujimoto, H., Shinomiya, N., Saitoh, D., Seki, S.
  • 雑誌名: Infect Immun 巻: 79 ページ: 2670-2680
  • DOI: 10.1128/IAI.01298-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABCG2/BCRP dysfunction as a major cause of gout (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Takada, T, Ichida, K., Nakamura, T., Nakayama, A., Suzuki, H., Hosoya, T., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 巻: 30 ページ: 1117-1128
  • DOI: 10.1080/15257770.2011.633954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of ABCG2 dysfunction as a major factor contributing to gout (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsuo, H., Takada, T., Ichida, K., Nakamura, T., Nakayama, A., Takada, Y., Okada, C., Sakurai, Y., Hosoya, T., Kanai, Y., Suzuki, H., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 巻: 30 ページ: 1098-1104
  • DOI: 10.1080/15257770.2011.627902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementing Biosecurity Education : Approaches, Resources and Programmes (2011)
  • 著者名/発表者名: Minehata, M., Sture, J., Shinomiya, N., Whitby, S.
  • 雑誌名: Sci Eng Ethics 巻: (On line)
  • DOI: 10.1007/s11948-011-9321-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pivotal Advance : Characterization of mouse liver phagocytic B cells in innate immunity (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, M., Kinoshita, M., Nakashima, H., Habu, Y., Miyazaki, H., Shono, S., Hiroi, S., Shinomiya, N., Nakanishi, K., Seki, S
  • 雑誌名: J Leukoc Biol 巻: 91 ページ: 537-46
  • DOI: 10.1189/jlb.0411214
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABCG2 is a high-capacity urate transporter and its genetic impairment increases serum uric acid levels in humans (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, A., Matsuo, H., Takada, T., Ichida, K., Nakamura, T., Ikebuchi, Y., Ito, K., Hosoya, T., Kanai, Y., Suzuki, H., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 巻: 30 ページ: 1091-1097
  • DOI: 10.1080/15257770.2011.633953
  • 査読あり
• [雑誌論文] Everolimus and giant-cell astrocytomas in tuberous sclerosis (author reply) (2011)
  • 著者名/発表者名: Nawashiro, H., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: N Engl J Med 巻: 364 ページ: 576-577
  • DOI: 10.1056/NEJMc1013587
  • 査読あり
• [雑誌論文] The immunologic outcome of enhanced function of mouse liver lymphocytes and Kupffer cells by high-fat and high-cholesterol diet (2011)
  • 著者名/発表者名: Shono, S., Habu, Y, Nakashima, M., Sato, A., Nakashima, H., Miyazaki, H., Kinoshita, M., Tsumatori, G., Shinomiya, N., Seki, S.
  • 雑誌名: Shock 巻: 36 ページ: 484-493
  • DOI: 10.1097/SHK.0b013e31822dc6e4
  • 査読あり
• [雑誌論文] L : -Leucine induces growth arrest and persistent ERK activation in glioma cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, S., Nawashiro, H., Wada, K., Nomura, N., Toyooka, T., Otani, N., Osada, H., Matsuo, H., Shinomiya, N.
  • 雑誌名: Amino Acids 巻: 有(in Press)
  • DOI: 10.1007/s00726-011-1122-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photodynamic therapy using intra-articular Photofrin for murine MRSA arthritis : biphasic light dose response for neutrophil-mediated antibacterial effect (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M., Kinoshita, M., Yoshihara, Y., Shinomiya, N., Seki, S., Nemoto, K., Hamblin, M.R., Morimoto, Y.
  • 雑誌名: Lasers Surg Med 巻: 43 ページ: 221-229
  • DOI: 10.1002/lsm.21037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Down-regulation of glial fibrillary acidic protein and vimentin by RNA interference improves acute urinary dysfunction associated with spinal cord injury in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Toyooka, T., Nawashiro, H., Shinomiya, N., Shima, K.
  • 雑誌名: J Neurotrauma 巻: 28 ページ: 607-618
  • DOI: 10.1089/neu.2010.1520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological functions of the duplicated GGAA-motifs in various human promoter regions (Review) (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi F, Miyazaki S, Tanuma S
  • 雑誌名: Yakugaku Zasshi 巻: 131 ページ: 1787-1800
  • DOI: 10.1248/yakushi.131.1787
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-based design of dipeptide derivatives for the human neutral endopeptidase (2011)
  • 著者名/発表者名: Misawa K, Suzuki Y, Takahashi S, Yoshimori A, Takasawa R, Shibuya Y, Tanuma S
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem 巻: 19 ページ: 5935-5947
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2011.08.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cladribine enhances apoptotic cell death in lung carcinoma cells over-expressing DNase Y (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa A, Suzuki H, Kamei Y, Tanuma S, Magae J
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull 巻: 34 ページ: 1001-1004
  • DOI: 10.1248/bpb.34.1001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of a new type inhibitor of human glyoxalase I by myricetin-based 4-point pharmacophore (2011)
  • 著者名/発表者名: Takasawa R, Tao A, Saeki K, Shionozaki N, Tanaka R, Uchiro H, Takahashi S, Yoshimori A, Tanuma S
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem Lett 巻: 21 ページ: 4337-4342
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2011.05.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] The possible functions of duplicated ets (GGAA) motifs located near transcription start sites of various human genes (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi F, Miyazaki S, Tanuma S
  • 雑誌名: Cell Mol Life Sci 巻: 68 ページ: 2039-2051
  • DOI: 10.1007/s00018-011-0674-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amyloid precursor protein binding protein Fe65 is cleaved by caspases during DNA damage-induced apoptosis (2011)
  • 著者名/発表者名: Saeki K, Nose Y, Hirao N, Takasawa R, Tanuma S
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull 巻: 34 ページ: 290-294
  • DOI: 10.1248/bpb.34.290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Glycogen synthase kinase-3β2 has lower phosphorylation activity to tau than glycogen synthase kinase-3β1 (2011)
  • 著者名/発表者名: Saeki K, Machida M, Kinoshita Y, Takasawa R, Tanuma S
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull 巻: 34 ページ: 146-149
  • DOI: 10.1248/bpb.34.146
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of resveratrol on the Werner syndrome RecQ helicase gene and telomerase activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi F, Watanabe T, Hasegawa S, Hoshi T, Higami Y, Tanuma S
  • 雑誌名: Curr Aging Sci 巻: 4 ページ: 1-7
  • DOI: 10.2174/1874609811104010001
  • 査読あり
• [学会発表] エゾウコギ抽出液の増殖・分化に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊丹秀作, 阿部英明, 海老塚重夫, 高澤涼子, 田沼靖一
  • 学会等名: 日本薬学会第132年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120328-20120331
• [学会発表] 痛風病因遺伝子ABCG2の変異と血清尿酸値との関連 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山昌喜, 松尾洋孝, 及川雄二, 高田雄三, 中島宏, 中村好宏, 井上寛規, 森厚嘉, 内藤真理子, 菱田朝陽, 若井建志, 丹羽和紀, 横井裕, 浜島信之, 四ノ宮成祥
  • 学会等名: 第22回日本疫学会学術総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120126-20120128
• [学会発表] In silico 手法を用いたHMGB1/RAGE相互作用部位の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橘晴輝, 藤井拓, 横上菜月, 石嶋麗, 手井祐太, 吉森篤史, 高澤涼子, 田沼靖一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111213-20111216
• [学会発表] In silico分子設計手法を用いた新規NS3 helicase阻害剤の創製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤祐樹, 武藤峻, 佐伯和徳, 吉森篤史, 高澤涼子, 田沼靖一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111213-20111216
• [学会発表] 神経細胞死におけるOmi/HtrA2によるGSK-3β活性制御機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下裕太朗, 衛藤慎一, 西岡隼哉, 佐伯和徳, 吉森篤史, 高澤涼子, 田沼靖一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111213-20111216
• [学会発表] LPS刺激によるHMGB1放出へのポリ(ADP-リボシル)化の関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓, 橘晴輝, 横上菜月, 石嶋麗, 藤健佑, 手井祐太, 高澤涼子, 田沼靖一
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111213-20111216
• [学会発表] 細菌感染症に対する光線力学的治療(PDT)のmodality : in vivoにおけるPDTの有効性発揮には好中球が必須である (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優砂光, Michael R.Hamblin, Pawel Mroz, 木下学, 吉原愛雄, 関修司, 四ノ宮成祥, 根本孝一, 守本祐司
  • 学会等名: 第32回日本レーザー医学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111124-20111125
• [学会発表] デンドリマーポルフィリンミセルのPDD・PDT効果の検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 比留間瞳, 守本祐司, 宮崎幸造, 井上明季, 野本貴大, 福島重人, 四ノ宮成祥, 西山伸宏, 片岡一則
  • 学会等名: 第32回日本レーザー医学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111124-20111125
• [学会発表] ラット正所性食道がんモデルを用いた細径内視鏡下での光線力学的診断 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮崎幸造, 守本祐司, 比留間瞳, 井上明季, 野本貴大, 福島重人, 岩屋啓一, 四ノ宮成祥, 西山伸宏, 片岡一則
  • 学会等名: 第32回日本レーザー医学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20111124-20111125
• [学会発表] Development of Small Molecule Inhibitors for Met, a Receptor Tyrosine Kinase (2011)
  • 著者名/発表者名: Nariyoshi Shinomiya, Atsushi Yoshimori, Seiichi Tanuma
  • 学会等名: BIT's 9th Annual Congress of 2011 International Drug Discovery Science and Technology
  • 発表場所: Shenzhen, China
  • 年月日: 20111103-20111106
• [学会発表] 「進化する合成生物学と生命倫理」合成生物学の持つデュアルユース性と生命科学者教育 (2011)
  • 著者名/発表者名: 四ノ宮成祥
  • 学会等名: 第23回日本生命倫理学会年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20111015-20111016
• [学会発表] ポリ(ADP-リボース)グリコヒドロラーゼ阻害剤のin silico探索と細胞への影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田沼靖一, 太田諒, 加藤侑香, 神岡真理子, 阿部英明, 高澤涼子
  • 学会等名: 第84回日本生化学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20110921-20110924
• [学会発表] Metチロシンキナーゼを標的とした低分子抗腫瘍薬開発の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 四ノ宮成祥, 吉森篤史, 高橋哲, 中山昌喜, 松尾洋孝, 守本祐司, 佐伯和徳, 高澤涼子, 田沼靖一
  • 学会等名: 第29回日本ヒト細胞学会学術集会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20110820-20110821
• [学会発表] ヒト肺癌細胞に対する光増感剤内包ミセルの細胞傷害性の検証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮崎幸造、守本祐司、熊谷康顕、福島重人、比留間瞳、四ノ宮成祥、西山伸宏、片岡一則
  • 学会等名: 第29回日本ヒト細胞学会学術集会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20110820-20110821
• [学会発表] マウスMRSA膝関節炎に対する予防的光線力学療法(preventive PDT)の感染抑制効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優砂光、Michael R.Hamblin、Pawel Mroz、Tianhong Dai、Liyi Huang、木下学、吉原愛雄、関修司、四ノ宮成祥、根本孝一、守本祐司
  • 学会等名: 第21回日本光線力学学会学術講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110702-20110703
• [学会発表] 光の音響的・機械的作用を用いた光感受性薬剤のドシメトリーとデリバリー(シンポジウム) (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊一、角井泰之、長谷川博之、四ノ宮成祥、齋藤大蔵、寺川光洋
  • 学会等名: 第21回日本光線力学学会学術講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110702-20110703
• [学会発表] 痛風リスク遺伝子の迅速SNPタイピング (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田雄三、松尾洋孝、四ノ宮成祥、川口克彦、丹羽和紀
  • 学会等名: 第60回日本医学検査学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110604-20110605
• [学会発表] How do we tackle emerging risks posed by recent development of bio-technology?-Sharing good practices from the experience of college education and activities in the academic community (2011)
  • 著者名/発表者名: Nariyoshi Shinomiya
  • 学会等名: 7^<th> Review Conference, side event "Dual-use issues and the role of life scientists"
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] 細胞培養系を用いた一酸化炭素中毒神経障害メカニズム解析の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 四ノ宮成祥, 中山昌喜, 松尾洋孝, 守本祐司, 藤田真敬, 立花正一, 鈴木信哉
  • 学会等名: 第8回日本臨床高気圧酸素・潜水医学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-08-05
• [学会発表] 近年の生物兵器の動向と生物兵器禁止条約 (2011)
  • 著者名/発表者名: 四ノ宮成祥
  • 学会等名: 第17回安全保障輸出管理責任者講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-05-23
• [図書] 「臨床感染症ブックレット」(ゲスト編集:中嶋一彦、編集委員:前崎繁文、大曲貴夫)ミニレクチャ-10.バイオテロ-疑う状況と診断のポイント- (2012)
  • 著者名/発表者名: 加来浩器、四ノ宮成祥
  • 総ページ数: 122-123
  • 出版者: 文光堂
• [図書] 「Annual Review糖尿病・代謝・内分泌」(編集:寺内康夫、伊藤裕、石橋俊)5.腎性低尿酸血症の遺伝学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松尾洋孝、四ノ宮成祥
  • 総ページ数: 145-154
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 「痛風診療最前線」(企画・編集:谷口敦夫)1.遺伝要因 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中山昌喜、松尾洋孝、四ノ宮成祥
  • 総ページ数: 1385-1388
  • 出版者: 新興医学出版社
• [備考] 現在、研究成果に関するwebページの作成を検討中。(所属研究機関である防衛医科大学校と調整中)