2018 Fiscal Year Research-status Report
腸組織のKLF蛋白複合体の解明と蛋白間相互作用を抑制する新規大腸癌治療薬の開発
| Project/Area Number |
16K08718
|
|---|
| Research Institution | Jichi Medical University |
|---|
Principal Investigator |
仲矢 丈雄 自治医科大学, 医学部, 講師 (80512277)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | KLF5 / 蛋白間相互作用阻害 / 大腸癌 / 癌分子創薬 / 天然変性蛋白 / 転写因子 / 心不全 / ミトコンドリア |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
私達は、KLF5が腸上皮幹細胞からの腫瘍形成に必須であることを解明した（Cancer Res 2014）。この成果はKLF5が大腸癌治療の有望な分子標的であることを示す。しかし、KLFは立体構造が未解明な天然変性蛋白で、立体構造に基づく阻害薬開発ができない。このため、KLFに対する阻害薬開発は困難であった。
そこで、私達は独自の方法で困難を克服し、KLF5の蛋白間相互作用を阻害すると予想される低分子化合物による新しい抗癌薬の分子創薬を試みた。その結果、私達は、KLF5阻害化合物（NC化合物）が、ヒト大腸正常細胞を傷害せずヒト大腸癌細胞を選択的に抑制し、ヌードマウスに移植したヒト大腸癌細胞を抑制しin vivoで腫瘍抑制能を示すことを見出した。また、NC化合物が大腸癌細胞ではKLF5等の蛋白量を抑制するが、正常細胞ではこれらの蛋白量を抑制しないことを見出した。また、化学構造と腫瘍細胞抑制能の間に構造活性相関があることを見出し、構造活性相関に基づく化合物合成により腫瘍抑制能の高い化合物を創製した。本化合物が、KLF5とb-Catenin等のKLF5結合蛋白との蛋白間相互作用を濃度依存性に阻害することも解明した。
さらに、最近、我々は、本化合物が、ヒト大腸癌細胞ではミトコンドリアの異常とそれに引き続く細胞死を誘導するが、ヒト正常細胞では同じ条件の投与でミトコンドリア異常を起こさないことを見出した。本化合物が、ミトコンドリア、代謝に癌細胞選択的に作用することが、正常細胞を抑制せず癌細胞を選択的に抑制する理由の一部と考えられる。現在さらなる分子機構の解明を進めている。
私達は、KLF5阻害化合物が心不全モデルマウスの病態を改善することも見出している。ここから、本化合物は心機能を改善しかつ癌を抑制する臨床上のアンメットニーズに応える新たな分子創薬に発展する可能性が高いと期待される。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
NC化合物が癌細胞選択的にミトコンドリア異常をもたらすが、正常細胞では異常をもたらさないことを見出した。このように、新たな分子作用機構も明らかにし、研究はおおむね順調に進んでいる。
我々は、癌の病態形成におけるKLF5の分子機能研究の中で、我々の手で解明した分子機構を新たな治療薬開発へつなげることを目指してきた。しかしKLF5は立体構造の解かれていない天然変性蛋白であり、かつ主に核に存在する転写因子であるために薬剤の開発は困難だった。これらの困難を克服するために、独自の計算でKLF5阻害薬を分子設計し、正常細胞を傷害せず癌細胞を選択的に抑制する抗癌薬として作用することを示した。最近、我々は、NC化合物が、ヒト大腸癌細胞ではミトコンドリアの異常と引き続く細胞死を誘導するが、ヒト正常細胞では同じ条件の投与でミトコンドリア異常を起こさないことを新たに見出した。このように、NC化合物が、ミトコンドリア、代謝に癌細胞選択的に作用することが、正常細胞を抑制せず癌細胞を選択的に抑制する理由の一部と考えられる。これは、新たな癌選択的抑制薬の開発に発展すると期待され、今後分子機構解明、化合物の改良を進めていく。
我々は、心不全モデルマウスに対して本化合物が心機能を改善することも見出した。これはKLF5阻害薬が、心機能を改善する抗腫瘍薬になりうることを示す。抗癌薬の心毒性、心機能の悪い多くの癌患者の治療は臨床上の大きな問題である。これに対し、本化合物は心機能の悪い癌患者に対し有用なアンメットニーズに応える治療薬としての発展が期待される。
多くのKLF5のような立体構造解明がなされていない蛋白を標的とした分子創薬は難航しており、癌などの創薬研究の重要な課題となっている。我々の研究成果は、KLF5のみならず、他の多くの疾患原因因子を標的にした分子創薬に応用可能であり、これからの発展が期待される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、KLF5阻害化合物の分子作用機構解明、in vivoでの抗腫瘍能評価、化合物改良を進める。本化合物が、なぜ癌細胞で異常を引き起こすのに正常細胞ではミトコンドリア異常を引き起こさないかについて分子機構の解明を進める。
本化合物は、KLF5といくつかの機能蛋白（b-Cateninなど）との結合を阻害し、分子Xの活性を抑制する。しかし、実際にこれらの分子との結合阻害が本化合物による増殖抑制効果の本態であるのか、不明な点が多く残されている。
とくに生化学的な解析により、KLF5のリン酸化やユビキチン化に関わる蛋白とKLF5との相互作用、さらに本化合物による阻害作用について検討する。また、本化合物結合蛋白の解明を、化合物結合ビーズなどを用いて進める。
KLF5とこれを修飾する機能蛋白との相互作用に対する本化合物の阻害作用が見出されれば、KLF5複合体の結晶化を進める。またKLF5阻害アッセイ系を確立して、本化合物の改良と新規化合物のスクリーニングを行う。
|
| Causes of Carryover |
2019年度にマウス組織からの蛋白複合体解析、KLF5阻害化合物の分子機構解明に、多くの研究資金を要することが予想されている。このため、本年度(2018年度)は次年度(2019年度)使用が生じた。2019年度は、上述のように、マウス組織からのKLF蛋白複合体解析、in vitroとin vivoでのKLF5阻害薬の分子作用機構の解明に研究費を使用する予定である。
|
Research Products
(1 results)
