Functional optimization and establishment of comprehensive evaluation of membrane-permeable aptamers for drug development using AI technology

利用AI技术进行药物开发的透膜适配体功能优化及综合评价建立

• 批准号: 22H02917
• 负责人: 中馬 吉郎
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02917/
• 关键词: アプタマー; AI; がん; ホスファターゼ; 核酸医薬; ＤＮＡアプタマー; 抗がん剤; プロテインホスファターゼ; 分子標的薬

これまでに我々はイオン刺激により特徴的な四重鎖を形成し，特定の標的分子に結合するDNAアプタマー（Ion-Responsive DNA Aptamer, IRDAptamer）を開発 し，このIRDAptamerが細胞膜透過能を有することを明らかにしている．今年度は，細胞内発がんタンパク質であるPPM1Dを標的としたIRDAptamerを用い，本分子の細胞内導入画像を用いてAI技術による細胞内導入評価を実施した．細胞膜を透過し，細胞内に局在化したIRDAptamerの細胞画像，ならびに細胞内に導入されていない細胞画像を用いてAIの深層学習による画像評価を実施し，AIによる細胞内導入効率を評価できる系を確認した．一方，IRDAptamerを新規創薬モダリティとして展開するためには，多様な疾患原因タンパク質に対して，個々に結合可能なIRDAptamer分子を同定することが必須である．そこで，新規疾患原因タンパク質として，がんの悪性化の原因でもある上皮間葉系転換（EMT）や神経疾患への関与が示唆されている細胞内タンパク質Scp1を標的としたIRDAptamerの探索を実施した．我々が独自にデザインしたIRDAptamerライブラリを用いて，ヒトScp1に対するSELEXを実施し，スクリーニングを８サイクル実施することにより，複数の収束配列を得た．得られたScp1結合IRDAptamer候補の塩基配列のビオチン標識体を化学合成し，Scp1組み換えタンパク質に対するELISA結合試験を実施することにより，EMT関連酵素Scp1を認識するScp１結合IRDAptamerを同定することに成功した．

迄今为止，我们已经开发出一种DNA适配体（离子响应DNA适配体，IRDAptamer），它在离子刺激下形成特征性的四联体并与特定的靶分子结合，并且我们已经证明这种IRDAptamer具有渗透细胞膜的能力。已明确。今年，我们使用针对细胞内致癌蛋白 PPM1D 的 IRD Aptamer，利用 AI 技术利用该分子的细胞内引入图像来评估该分子的细胞内引入。使用已穿透细胞膜并定位于细胞内的IRD Aptamer的细胞图像以及尚未导入细胞内的细胞图像进行基于AI深度学习的图像评估，以及AI导入细胞的效率可以对系统进行评估。另一方面，为了将 IRD 适体开发为新的药物发现方式，有必要鉴定能够单独结合各种致病蛋白的 IRD 适体分子。因此，我们对IRDAptamer进行了研究，它以细胞内蛋白Scp1为靶点，该蛋白被认为参与上皮间质转化（EMT），这是恶性肿瘤和神经系统疾病的原因，作为一种新的致病因素蛋白质。 ..我们利用自主设计的IRD适配体库对人Scp1进行了SELEX，经过8个循环的筛选获得了多个收敛序列。通过化学合成获得的Scp1结合IRD适体候选物的生物素标记碱基序列，并对Scp1重组蛋白进行ELISA结合测试，我们成功鉴定了识别EMT相关酶Scp1的Scp1结合IRD适体。

项目成果

発がん関連タンパク質PPM1Dにおける特異的loopの機能解析

致癌相关蛋白PPM1D特定环的功能分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Mirai Suzuki;Yuka Yamagata;Masataka Mizunuma;Kazuhiro Furukawa;Yoshiro Chuman;原 侑希1・齊藤 輝1・古賀 信康2・古川 和広1・中馬 吉郎
• 通讯作者: 原 侑希1・齊藤 輝1・古賀 信康2・古川 和広1・中馬 吉郎

Image Classification of Cancer Cells Treated with IRDAptermer

IRDaptermer 处理的癌细胞的图像分类

• 发表时间: 2022
• 作者: Rahman Rawnak Mim;Yuuka YAMAGATA;Yoshiro CHUMAN;and Shogo MURAMATSU
• 通讯作者: and Shogo MURAMATSU

Development of a Method to Control the Function of G4-based DNA Aptamer; IRDAptamer

开发一种控制基于 G4 的 DNA 适体功能的方法；

• 发表时间: 2023
• 作者: Mirai Suzuki;Yuka Yamagata;Masataka Mizunuma;Kazuhiro Furukawa;Yoshiro Chuman
• 通讯作者: Yoshiro Chuman

DEVELOPMENT OF MEMBRANE-PERMEABLE DNA APTAMERS TARGETING ONCOGENIC SER/THR PROTEIN PHOSPHATASE PPM1D

针对致癌 Ser/THR 蛋白磷酸酶 PPM1D 的透膜 DNA 适体的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshiro Chuman;Yuuka Yamagata;Atsushi Kaneko;Akinori Bannno;Masataka Mizunuma;Kazuhiro Furukawa
• 通讯作者: Kazuhiro Furukawa

新規創薬モダリティIRDAptamer の機能制御法の開発

新药发现模式 IRD Aptamer 功能控制方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木未来;山形優香,古川和広;中馬吉郎
• 通讯作者: 中馬吉郎