本田諒助教ら連合創薬医療情報bcゲーム入金銀行科のグループの bcゲーム入金銀行成果が「Cell Chemical Biology」に掲載

―bcゲーム入金銀行の開発に成功　革新的抗がん剤への発展が期待―

2021/5/10 10:00

令和3年5月10日

国立大学法人東海国立大学機構　岐阜大学

本田諒助教ら連合創薬医療情報bcゲーム入金銀行科のグループの bcゲーム入金銀行成果が「Cell Chemical Biology」に掲載 ―bcゲーム入金銀行の開発に成功　革新的抗がん剤への発展が期待―

岐阜大学大学院連合創薬医療情報研究科　本田諒助教、赤尾幸博特任教授、上田浩教授らの研究グループは、RASタンパク質(注1)を阻害する新規薬剤の開発に成功しました。RASタンパク質は約30%のがんで活性型に変異していますが、これまでの技術ではbcゲーム入金銀行を設計することが困難でした。本研究グループは細胞膜透過性タンパク質(注2)というユニークな分子を多数合成し、この中からbcゲーム入金銀行を見出すことに成功しました。本剤は革新的な抗がん剤に発展することが期待されます。

本研究成果は、2021年５月８日（土）にCell Chemical Biology誌のオンbcゲーム入金銀行ン版で発表されました。

【発表のポイント】

・RASタンパク質は約30%のがんで活性型に変異しているため、bcゲーム入金銀行の開発は多数のがんを抑制する革新的な抗がん剤に発展することが期待されています。

・しかし、RASタンパク質は従来の技術では阻害剤を設計することが難しい性質をしているため、これまで有効なbcゲーム入金銀行は開発されませんでした。

・本研究では、今まで注目されていなかった「細胞膜透過性タンパク質」という分子を多数合成することで、新規bcゲーム入金銀行を開発することに成功しました。

・本剤を基本骨格にしてさまざまな改良を加えることで、将来的に革新的な抗がん剤に発展することが期待できます。

図．開発したRASbcゲーム入金銀行の構造と阻害メカニズム

本剤はRAS結合ドメイン（RBD）(注3)と細胞膜透過性ペプチド（CPP）(注4)が融合した人工タンパク質です。本剤は分子量が大きいにも関わらず細胞膜を通過することができるため、細胞の中に侵入しRASと強く結合することができます。これによってRASの機能をbcゲーム入金銀行し、がんを抑制することができます。

【bcゲーム入金銀行背景】

RASタンパク質は約30%のがんで活性型に変異し、がんの増殖や転移を促進する因子として機能しています。このことから、bcゲーム入金銀行は多数のがんを抑制できる革新的な抗がん剤に発展することが期待されています。しかし、RASタンパク質の表面は円滑で小さな分子が結合できるくぼみがないため、小さい分子はRASに結合しその機能を阻害することはできません。また、大きい分子も細胞膜を通過することができないため、細胞の中にいるRASタンパク質までたどり着くことができません。このように、小さい分子も大きい分子もbcゲーム入金銀行となることは難しく、過去30年間以上の世界規模での研究にも関わらず、いまだ有効なbcゲーム入金銀行が開発されていないのが現状です。近年、G12Cという特定の変異型RASタンパク質を阻害する薬剤の開発が進んでいますが、その他大多数の変異型RASタンパク質を阻害する薬剤は現時点でありません。

【bcゲーム入金銀行の経緯】

本田諒助教らの研究グループは特殊なタンパク質の合成や修飾を得意としているため、タンパク質を用いてRASをbcゲーム入金銀行できないかと考えました。過去の研究で「RAS結合ドメイン」というタンパク質がRASに強く結合することが示されています。しかし、RAS結合ドメインは分子量が約10,000 Daと大きすぎるため、細胞膜を通過することができず、細胞の中にいるRASにまでたどり着くことができません。そこで、本研究グループは細胞膜透過性ペプチドなどの修飾をRAS結合ドメインに加えることで、細胞膜を通過しRASにまでたどり着くよう改良を加えました（図1）。何十種類もの修飾の組み合わせを試した結果、ついに細胞膜を透過しRASを強くbcゲーム入金銀行する薬剤の開発に成功しました。

図１：合成したタンパク質の基本構造を示します。11種類のRAS結合ドメイン（RBD）と12種類の細胞膜透過性ペプチド（CPP）の計51通りの組み合わせを試しました。

【bcゲーム入金銀行成果】

本研究で開発したbcゲーム入金銀行は細胞膜を通過し、細胞内にいるRASに強く結合することができます。RASとの結合の解離定数(注5)は34 nMであり、これは過去に文献で報告されたどのbcゲーム入金銀行よりも優れた値です（図2）。また、細胞モデルにおけるRAS阻害のIC50値(注6)は数µM程度であり、これも過去に報告されたbcゲーム入金銀行以上の値です（図3）。さらに、本剤はG12C変異型RASだけでなく、G12V、G12Dなどの大多数の変異型RASも阻害することも確認しました。これは、現在臨床試験で評価されているG12C阻害剤には見られない特長です。最後に、本剤がRAS以外の標的に作用しないこと（特異性）をトランスクリプトーム解析(注7)とアラニン変異解析(注8)で確認しました。以上の結果は、本剤が強力なRAS特異的阻害剤であることを示しています。

図２：開発したbcゲーム入金銀行とRASの結合を示すデータです。左図にあるように、本剤は活性型RAS（GTPγS結合型）にKd= 34 nMで強く結合しますが、非活性型RAS（GDP結合型）にはKd=1.9 µMと弱くしか結合しません。

図３：本研究で開発したbcゲーム入金銀行（Pen-cRaf-v1）と過去に報告されたbcゲーム入金銀行を比較したデータです。本剤はG12Cだけでなく、G12VやG12Dといった変異型RASも阻害することができます。これは現在臨床試験で評価されているG12C阻害剤（AMG510）には見られない特長です。競合品としては、BI-2852という最近報告されたbcゲーム入金銀行が本剤と同程度の活性を示しましたが、その他は本剤よりも低い活性しか示しませんでした。

【今後の展開】

本研究で開発したbcゲーム入金銀行は細胞膜透過性タンパク質というユニークな分子であり、強いRAS阻害作用と特異性を併せ持っています。今後はマウスなどの個体モデルで本剤のRAS阻害効果を確認し、安全性試験・毒性試験を行ったのち、臨床試験でがん治療薬としての作用を評価する予定です。また、本剤を改良しRAS阻害活性や安全性を向上させる試みも行っています。

【論文情報】

雑誌名：Cell Chemical Biology

タイトル：Specific inhibition of oncogenic RAS using cell-permeable RAS-binding domains

（細胞膜透過性をもつRAS結合ドメインにより変異型RASを特異的にbcゲーム入金銀行する）

著者：Teiko Komori Nomura, Kazuki Heishima, Nobuhiko Sugito, Ryota Sugawara, Hiroshi Ueda, Akao Yukihiro, and Ryo Honda

（野村禎子、平島一輝、杉戸信彦、菅原涼太、上田浩、赤尾幸博、本田諒、すべて連合創薬所属）

DOI番号：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2021.04.013

論文公開ＵＲＬ：https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(21)00206-3

【用語解説】

（注１）RASタンパク質：もともとは細胞の増殖などの機能に関与しているタンパク質です。しかし、がんの約30%では活性型に変異しており、これががんの増殖や転移などの主原因になっています。RASの変異にはG12C、G12V、G12D、Q61Rなどさまざまなタイプがあります。

（注２）細胞膜透過性タンパク質：ふつうのタンパク質は分子量が大きすぎるため、細胞膜を通過して細胞の中に入ることができません。しかし、特殊なペプチドやリポソームなどでタンパク質を修飾すると細胞の中に入る場合があります。このような特殊なタンパク質を細胞膜透過性タンパク質と呼びます。

（注３）RAS結合ドメイン： RASのシグナル伝達に関与する「RASエフェクタータンパク質」がもつドメインです。分子量10,000Da程の大きな分子で、先行bcゲーム入金銀行でRASに強く結合することが示されています。数十種類のRAS結合ドメインが知られています。