mRNAの高次構造形成誘導を利用した核酸医薬の開発

利用诱导 mRNA 高级结构形成开发核酸药物

基本信息

批准号：
21J11197
负责人：
嘉村匠人
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11197/
关键词：
Staple核酸 RNA高次構造遺伝子発現抑制人工核酸核酸医薬 RNA G-quadruplex

项目摘要

RNAiなどを利用した核酸医薬は、投与する核酸の生体内安定性の向上などのために人工核酸を利用する必要がある。しかし、人工核酸を利用する場合RISC複合体形成などに対する配慮が必要なため、その使用は制限される。このような背景から、申請者らは「酵素反応を必要としないため人工核酸を自由に利用可能な遺伝子発現制御技術（Staple核酸技術）」を開発した。本技術はStaple核酸と名付けた短い核酸を用いて標的mRNA上にRNA高次構造を構築し、本構造を利用して遺伝子発現を抑制する。本研究では、疾患モデルマウス（心肥大モデルマウス）を用いたフェノタイプ解析やマイクロアレイ解析、プロテオーム解析などを行い、Staple核酸の医薬品としての可能性を評価する。令和3年度において、Staple RNAを発現するアデノ随伴ウイルスを心肥大モデルマウスに投与し、心肥大関連遺伝子の発現を抑制することで心機能の低下および心臓線維化の進行を抑制することに成功した。そこで、令和4年度はマイクロアレイ解析およびRT-qPCRを行い、心肥大マーカーおよび線維化関連遺伝子のmRNA発現量を定量した。その結果、Staple RNA発現下において各mRNA発現量は減少しており、分子レベルで心肥大の進行を抑制できていることが示された。さらに、Staple RNAの非特異的結合に起因する狭義のオフターゲット効果を評価するためにプロテオーム解析を行った結果、顕著なオフターゲット効果は確認されなかった。また、予備検討においてin vivo用トランスフェクション試薬により人工核酸を利用して設計したStaple核酸（人工核酸Staple）を心肥大モデルマウスに投与し、心機能の低下および心臓線維化の進行を抑制することに成功した。以上の結果より、Staple核酸の医薬品としての可能性が示された。

使用RNAi等的核酸药物需要使用人工核酸以提高施用的核酸的体内稳定性。然而，在使用人工核酸时，必须考虑RISC复合物的形成，这限制了它们的使用。在此背景下，申请人开发了一种不需要酶促反应并且允许自由使用人工核酸的基因表达控制技术（Staple核酸技术）。该技术利用一种称为Staple核酸的短核酸，在靶mRNA上构建RNA高阶结构，并利用该结构来抑制基因表达。在本研究中，我们将使用疾病模型小鼠（心脏肥大模型小鼠）进行表型分析、微阵列分析、蛋白质组分析等，以评估Staple核酸作为药物的潜力。 2021财年，我们通过向心脏肥大模型小鼠施用表达Staple RNA的腺相关病毒并抑制心脏肥大相关基因的表达，成功抑制了心脏功能的下降和心脏纤维化的进展。因此，在2020财年，我们进行了微阵列分析和RT-qPCR来量化心脏肥大标志物和纤维化相关基因的mRNA表达水平。结果，在Staple RNA表达下，各mRNA的表达水平降低，表明可以在分子水平上抑制心脏肥大的进展。此外，通过蛋白质组分析评估由Staple RNA的非特异性结合引起的狭义脱靶效应，结果没有确认显着的脱靶效应。此外，在初步研究中，我们将使用体内转染试剂的人工核酸设计的Staple核酸（人工核酸Staple）给予心脏肥大模型小鼠，以抑制心脏功能的下降和进展。心脏纤维化成功了。上述结果证明了Staple核酸作为药物的潜力。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Staple oligomer hijacks protein translation machinery based on the conformational changes of mRNA structure

基于 mRNA 结构构象变化的主链寡聚物劫持蛋白质翻译机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuto Kamura;Yousuke Katsuda;Taishi Nakamura;Kenichi Tsujita;Yusuke Kitamura;Masaki Hagihara;Shin;Toshihiro Ihara
通讯作者：
Toshihiro Ihara

RNA Aptamer-based Approach to Inhibiting Split-GPT Reconstruction and the Loss of Inhibitory Activity Using Complementary RNA

基于 RNA 适体的方法利用互补 RNA 抑制分裂 GPT 重建和抑制活性丧失

DOI：
10.1246/bcsj.20220331
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Kamura; Y. Katsuda; Y. Fuchigami; Y. Itsuki; Y. Kitamura; T. Sakurai; T. Ozawa; T. Ihara
通讯作者：
T. Ihara

A nucleic acid medicine that suppresses target gene expression based on RNA structure hacking

基于RNA结构黑客抑制靶基因表达的核酸药物

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuto Kamura; Yousuke Katsuda; Taishi Nakamura; Kenichi Tsujita; Yusuke Kitamura; Masaki Hagihara; Shin
通讯作者：
Shin

RNA高次構造の形成誘導に基づく新規遺伝子発現制御法の開発

开发基于RNA构象形成诱导的新型基因表达控制方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
嘉村匠人;勝田陽介;中村太志;辻田賢一;北村裕介;萩原正規;佐藤慎一;井原敏博
通讯作者：
井原敏博

Small molecule-based detection of non-canonical RNA G-quadruplex structures that modulate protein translation

基于小分子的调节蛋白质翻译的非规范 RNA G 四链体结构的检测

DOI：
10.1093/nar/gkac580
发表时间：
2022-07-08
期刊：
Nucleic Acids Research
影响因子：
14.9
作者：
Y. Katsuda;Shin;Maimi Inoue;Hisashi Tsugawa;Takuto Kamura;Tomoki Kida;Rio Matsumoto
通讯作者：
Rio Matsumoto