Development of disease-specific protein-targeting technology

疾病特异性蛋白靶向技术的开发

基本信息

批准号：
21K18262
负责人：
東山繁樹
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

遺伝子解析技術の簡易・高速化により、様々な疾患特異的な遺伝子変異が明らかになる中、その変異遺伝子によって作られる変異タンパク質を標的とする治療薬開発が課題となっている。通常、私たちの体には、タンパク質を一定量に保ったり、品質を管理したりするシステムとしてユビキチン・プロテアソームによるタンパク質分解システムがある。このシステムの一つを、任意に標的としたい変異タンパク質に指向性を持つようにする基質指向性変換モジュレーターを開発できれば、変異タンパク質の蓄積や異常活性化・不活性化を防ぐことができる。本研究では、膵がん、肺がんや大腸がんで高頻度に認められるK-Ras G12変異体３種(K-RasG12D/V/C)を対象事例として、K-RasG12D/V/Cを特異的に分解するCUL3型ユビキチンE3リガーゼ(CUL3 UbE3)システムを基盤とした基質指向性変換モジュレーターをDNAアプタマーで開発しこれを応用することで上記がん細胞の増殖を阻止する。これにより、疾患特異的変異タンパク質を任意に標的・分解する共通技術プラットホームを提案・創出し、その有用性と汎用性を示し、実用化を目指す。初年度の結果を踏まえ、WT担持磁気ビーズを用いたネガティブセレクション（カウンターセレクション）を採用した改良版SELEXの16ラウンド終了後に数種類の配列に濃縮できた。そこで、得られた各配列を有するDNAを化学合成し、磁気ビーズ、G12D、WT、ビオチン化タンパク質コントロールに対する結合活性を調べた。その結果、G12D変異体に特異的ではないもののK-Rasに特異的に結合するDNAアプタマー「C&A2」を同定した。

随着基因分析技术变得更简单、更快速，各种疾病特异性基因突变变得越来越清晰，开发针对突变基因产生的突变蛋白的治疗药物已成为一个问题。通常，我们的身体有一个蛋白质降解系统，使用泛素蛋白酶体作为维持蛋白质恒定量并控制其质量的系统。如果我们能够开发一种底物导向的转化调节剂，使这些系统之一定向于所需的突变蛋白，我们就可以防止突变蛋白的积累和异常激活/失活。在本研究中，我们重点关注在胰腺癌、肺癌和结直肠癌 (CUL3) 中常见的三种 K-Ras G12 突变体 (K-RasG12D/V/C)。通过使用DNA适体开发基于UbE3)系统的底物定向转化调节剂并应用它，我们将抑制上述癌细胞的增殖。通过这一点，我们将提出并创建一个通用技术平台，可以任意靶向和降解疾病特异性突变蛋白，展示其有用性和多功能性，并旨在将其投入实际应用。根据第一年的结果，在完成 16 轮改进版 SELEX 后，我们能够将序列集中为几种类型，该改进版采用了使用 WT 支持的磁珠的负选择（反选择）。因此，化学合成具有每个获得的序列的DNA，并检查它们与磁珠、G12D、WT和生物素化蛋白质对照的结合活性。结果，他们鉴定出了一种与 K-Ras 特异性结合的 DNA 适体“C&A2”，尽管它并非针对 G12D 突变体。