2019 Fiscal Year Research-status Report
Drug development targeting metabolic vulnerability associated with SUCLA2 loss
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19K22555
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
高橋 智聡 金沢大学, がん進展制御研究所, 教授 (50283619)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | がん / 前立腺がん / RB1 / SUCLA2 / 代謝 / 治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前立腺がんの一定の割合で起こる染色体13番長腕RB遺伝子領域の欠失は、アンドロゲン受容体経路の亢進により去勢抵抗性獲得に繋がる。ところが、RB遺伝子領域の欠失は、逆に前立腺がんのアキレス腱ともなる可能性がある。RB遺伝子の近傍に位置するSUCLA2が、RB遺伝子領域の欠失に極めて頻繁に巻き込まれることが判った。SUCLA2は、TCA回路の一部であるsuccinyl CoAを可逆的にsuccinateに変換するsuccinate CoA ligaseヘテロダイマーのbeta-subunitを構成する重要な代謝酵素であり、この欠失は広汎な代謝経路に影響を与えるものと考えられる。事実、SUCLA2遺伝子の生殖系列欠失は、メチルマロン酸尿症等の先天性疾患の原因となることが判明している。我々の観察により、SUCLA2欠失前立腺がん細胞では、ミトコンドリア機能の異常が見出された。本研究では、このSUCLA2の欠失がもたらすがん細胞の代謝経路の「脆弱性」を標的とした治療法を探索する。そのツールとして、CRISPR-CAS9ライブラリー（全代謝遺伝子2,751種類）を用いたドロップアウトスクリーニングと約3,000化合物のドラッグスクリーニングを準備した。SUCLA2遺伝子欠失前立腺がんにおいて合成致死性を示す遺伝子の発見、あるいは、特異的に細胞障害性を発揮する化合物の取得を目指した。現在までに８つの候補遺伝子と２つの化合物を見出し、うち１つの化合物（チモキノン）については、多数の類縁体の活性評価、分子標的の同定（チモキノンのプローブ化による標的分子のプルダウン、化学遺伝学を用いた検索、JFCR39を用いた検索など）と構造展開に進んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
進行前立腺がん症例の少なくとも10%以上にSUCLA2のホモ欠失があると推測した。SUCLA2をホモ欠失させた前立腺がん細胞株DU145には様々な代謝脆弱性が見出された。DU145細胞におけるSUCLA2とSUCLG2の同時欠失は、致死性を示さなかった。SUCLA2ホモ欠失前立腺がんを選択的に傷害する化合物をスクリーニングし、チモキノンとPMAを見出した。モキノンはSUCLA2ヘテロ欠失DU145細胞にも有効であった。チモキノンの類縁体の活性探索を行い、構造展開にも着手した。チモキノンの分子標的を同定すべく、プローブ化にも着手した。以下により具体的な進捗状況を記載する。
1. チモキノンの効果検証：SUCLA2欠失DU145細胞を選択的に傷害する化合物をスクリーニングし、チモキノンとPMAを見出した。モキノンはSUCLA2ホモ欠失・ヘテロ欠失前立腺がんにアポトーシスを誘導した。DU145以外の前立腺がん株においてSUCLA2をCRIPSR-CAS9法によって欠失させた株を作製している。2. チモキノンの構造展開：現在までにチモキノン類縁体13種を解析し、未だ同等の活性を示す化合物を得ていない。3. チモキノンの分子標的：チモキノンの分子標的を同定すべく、このプローブ化に着手した。4. チモキノン以外の候補化合物：より大規模なスクリーニングに耐えることのできるアッセイ系を樹立した。5. SUCLA2欠失前立腺がんのバイオマーカー：SUCLA2をホモあるいはヘテロで欠く前立腺がん細胞株を樹立した。これらの培養上清あるいはこれらを接種した免疫不全マウスの血液および尿をメタボローム解析あるいはGC/MSを用いて解析する準備を行った。
標的疾患に対し有意な効果のある化合物を見出し、この開発に乗りだしている。当所の計画以上の成果であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. チモキノンの効果検証：DU145以外の複数の前立腺がん株においてSUCLA2をCRIPSR-CAS9法によって欠失させた株を作製する。これらに対するチモキノンの効果を検証する。RB1とSUCLA2の同時欠失が観察される肝細胞がん等における検証も開始する。
2. チモキノンの構造展開：現在までにチモキノン類縁体13種を解析し、未だ同等の活性を示す化合物を得ていない。更に多数の類縁体を試験する。効果の高い類縁体を検知した場合、これを元に構造展開を行う。
3. チモキノンの分子標的：チモキノンの分子標的を同定すべく、このプローブ化に着手した。クリックケミストリーを用い、セファロース上に固定したチモキノンを得る。プルダウン法によって、これに結合する分子を同定する。
4. チモキノン以外の候補化合物：より大規模なスクリーニングに耐えることのできるアッセイ系を樹立した。10,000化合物程度のバックアップスクリーニングを行う。
5. SUCLA2欠失前立腺がんのバイオマーカー：SUCLA2をホモあるいはヘテロで欠く前立腺がん細胞株を樹立した。これらの培養上清あるいはこれらを接種した免疫不全マウスの血液および尿をメタボローム解析あるいはGC/MSを用いて解析する。
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| Causes of Carryover |
残高が少額であったため、次年度使用とした。
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