RNAのm6A修飾による翻訳機序を標的とした難治がんの画期的な創薬と応用

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K16356
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小関 準 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教(常勤) (20616669)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: エピゲノム制御因子

Outline of Annual Research Achievements

RNAの修飾は80％がメチル化アデノシン（m6A）であり、m6Aは疾患で重要な役割を担っている。私たちを含む内外の研究成果により、m6Aはメチル化酵素群（Mettl3-Mettl14-Wtap複合体）の働きでメチル基が付加され、そのm6AにYthdf1などの認識タンパク質群が結合して、生物学的な機能を発揮することが明らかとなった。Ythdf1は、KRASなどのオンコプロテインの翻訳を正に制御する。本計画では、Ythdf1やm6Aによるオンコプロテインの翻訳を阻害するヒット化合物を創出することを目標とした。そのヒットの作用点に焦点をあてて難治性消化器がん（胆道がん、膵がん）の手術切除試料(胆道がん、膵がん年間各50症例)を用いたRNAメチル化情報に基づくサブクラス分類を進め、さらにはリキッドバイオプシー（末梢血）のマイクロRNAのメチル化情報を連結させたコンパニオン創薬の基盤を構築した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本計画では、「Ythdf1とm6A」および「Ythdf1とeIF3相互作用」を標的とした。またアッセイ系の対象として、「Mettl3とm6A」も構築することにより、偽陽性を峻別することができた。インシリコ創薬では、所属研究室が保有している専用のクラスターマシンを用いてYthdf1（タンパク質データベース ID：4RCJ, 4RCI[4量体]）から水分子と熱揺らぎを考慮した構造計算を実施し、ナミキの500万化合物からインシリコスクリーニングおよびクラスター分類を進めて40個程度の郡に分けた。また実験によるAlphaScreenをアッセイ系として活用し、大阪大学の全13万から１万種類のコア化合物をスクリーニングした。

Strategy for Future Research Activity

【POC(Proof-of-Concept)確保】
(1)ヒットが下流へ及ぼす効果予測：18種類のがん細胞において、オンコプロテインの翻
訳系に与える効果をNotch, Myc, Bcl2, Krasなどの抗体を用いたRun-Onアッセイで検討する。(2)ヒットの正常細胞への影響：初代培養やオルガノイドおよび３D培養などの正常に近い細胞条件を用いて、ヒット化合物が正常細胞に与える影響をRun-Onアッセイで検討する。がん細胞とは異なり正常細胞ではNotch, Myc, Bcl2, Krasなどの翻訳が活性化されていないので、毒性が少ないことを検討する。

【m6A 疾患データベース構築】
(1)手術材料（大阪大学消化器外科と協働して実施する。(2)血清エクソゾーム（上記以外のmiR にも広げて検討し、基盤情報を固める）。(3)m6A修飾の解析結果と公的なデータベースと統合し、難治がんの画期的な創薬に向けて開発研究を進めて行く。

Research Products

• [Journal Article] Mitochondrial pyruvate carrier 1 expression controls cancer epithelial‐mesenchymal transition and radioresistance (2019)
  • Author(s): Takaoka Yuji、Konno Masamitsu、Koseki Jun、Colvin Hugh、Asai Ayumu、Tamari Keisuke、Satoh Taroh、Mori Masaki、Doki Yuichiro、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 110 Pages: 1331～1339
  • DOI: 10.1111/cas.13980
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Direct Analysis of Incorporation of an Anticancer Drug into DNA at Single-Molecule Resolution (2019)
  • Author(s): Ohshiro Takahito、Komoto Yuuki、Konno Masamitsu、Koseki Jun、Asai Ayumu、Ishii Hideshi、Taniguchi Masateru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 3886
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40504-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of iron metabolic enzyme hepcidin expression levels with the prognosis of patients with pancreatic cancer (2018)
  • Author(s): Toshiyama Reishi、Konno Masamitsu、Eguchi Hidetoshi、Asai Ayumu、Noda Takehiro、Koseki Jun、Asukai Kei、Ohashi Tomofumi、Matsushita Katsunori、Iwagami Yoshifumi、Yamada Daisaku、Asaoka Tadafumi、Wada Hiroshi、Kawamoto Koichi、Gotoh Kunihito、Kudo Toshihiro、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 15 Pages: 8125～8133
  • DOI: 10.3892/ol.2018.8357
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Poly(ethylene glycol)ーpoly(lysine) block copolymerーubenimex conjugate targets aminopeptidase N and exerts an antitumor effect in hepatocellular carcinoma stem cells (2018)
  • Author(s): Toshiyama, R., Konno, M., Eguchi, H., Takemoto, H., Noda, T., Asai, A., Koseki, J., Haraguchi, N., Ueda, Y. Matsushita, K., Asukai, K., Ohashi, T., Iwagami, Y., Yamada, D., Sakai, D., Asaoka, T., Kudo, T., Kawamoto, K., Gotoh, K., Kobayashi, S., Satoh, T., Doki, Y., Nishiyama, N., Mori, M., Ishii, H.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 38 Pages: 244～260
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0406-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cellーfree culture conditioned medium elicits pancreatic β cell lineage-specific epigenetic reprogramming in mice (2018)
  • Author(s): Kawamoto Koichi、Ohashi Tomofumi、Konno Masamitsu、Nishida Naohiro、Koseki Jun、Matsui Hidetoshi、Sakai Daisuke、Kudo Toshihiro、Eguchi Hidetoshi、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 16 Pages: 3255～3259
  • DOI: 10.3892/ol.2018.9008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Convolutional Neural Network Uses Microscopic Images to Differentiate between Mouse and Human Cell Lines and Their Radioresistant Clones (2018)
  • Author(s): Toratani Masayasu、Konno Masamitsu、Asai Ayumu、Koseki Jun、Kawamoto Koichi、Tamari Keisuke、Li Zhihao、Sakai Daisuke、Kudo Toshihiro、Satoh Taroh、Sato Katsutoshi、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 78 Pages: 6703～6707
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-18-0653
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Carbon ion beam radioresistant rodent cells are sensitized to trifluorothymidine exposure (2018)
  • Author(s): Baek Sung Jae、Sato Katsutoshi、Nishida Naohiro、Koseki Jun、Hayashi Kazuhiko、Kawamoto Koichi、Konno Masamitsu、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 16 Pages: 3389～3393
  • DOI: 10.3892/ol.2018.9004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Drug discovery of anticancer drugs targeting methylenetetrahydrofolate dehydrogenase 2 (2018)
  • Author(s): Asai Ayumu、Koseki Jun、Konno Masamitsu、Nishimura Tatsunori、Gotoh Noriko、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Heliyon Volume: 4 Pages: e01021～e01021
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2018.e01021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Polyamine flux suppresses histone lysine demethylases and enhances ID1 expression in cancer stem cells (2018)
  • Author(s): Tamari Keisuke、Konno Masamitsu、Asai Ayumu、Koseki Jun、Hayashi Kazuhiko、Kawamoto Koichi、Murai Noriyuki、Matsufuji Senya、Isohashi Fumiaki、Satoh Taroh、Goto Noriko、Tanaka Shinji、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cell Death Discovery Volume: 4 Pages: 104
  • DOI: 10.1038/s41420-018-0117-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 新規トランスオミックス法を用いたがん幹細胞のDNAメチル化量及び転写量変 化の相関解析 (2018)
  • Author(s): 小関準、今野雅允、浅井歩、佐藤太郎、土岐祐一郎、森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第６回がんと代謝研究会
• [Presentation] 消化器がん幹細胞のエピゲノム異常の標的化と制御 (2018)
  • Author(s): 小関準、浅井歩、今野雅允、佐藤太郎、土岐祐一郎、辻川和丈、森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会