受容体分子の時空間ダイナミクスの統合的理解による新規薬剤スクリーニングの基盤構築

細胞応答に関与する細胞膜受容体において、分子の構造／動態／活性化が密接に関わりながら変化し下流シグナル経路を活性化する過程を、蛍光1分子イメージングによる大規模計測から分子状態を解析する手法を用いて感度良く捉え、一連の分子現象の時空間ダイナミクスを網羅した描像を提示する。分子レベルでのシグナル伝達のプロセスを、今までの知見のミッシングリンクを埋めて明らかにする。さらに得られた情報を基に1分子動態を指標とした新規の薬剤スクリーニングが可能となることから、実際に応用しその有用性を実証する。本研究では重大な疾病にも関わる上皮成長因子受容体（EGFR）を扱い、シグナル伝達時の分子状態（動態と多量体形成）を知るため、野生型と構造変異体について計測した1分子の軌跡・輝点強度データを隠れマルコフモデルに基づく機械学習手法により解析している。計測は、リガンドとリン酸化阻害剤の濃度、およびリガンド添加後の時間それぞれ数段階設定し、構造変異体としては細胞内外の領域や二量体形成に必要な部位など欠損させたEGFRの細胞株を作成して用いており、いくつか新たな知見が得られている。なお、これらの試料や計測条件の組み合わせについて十分なデータ数を得るためには膨大な計測が必要となる。そこで、我々が開発した全自動化細胞内1分子イメージングシステムを用いて大規模計測を行っている。こうして得られた知見を基に、今後この計測・解析系が薬剤スクリーニングに応用できるか検証する。非小細胞肺癌で多く見られるEGFRの癌変異体L858Rや、抗癌剤gefitinibによる治療で生じる薬剤耐性二重変異体 L858R/D761Y、L858R/T790Mなどについて構造変異体と同様の計測を行ない、野生型や構造変異体との差異を定量的に評価し、薬剤の効果を効果的に検出可能な指標を探索する。

細胞応答に関与する細胞膜受容体において、分子の構造／動態／活性化が密接に関わりながら変化し下流シグナル経路を活性化する過程を、蛍光1分子イメージングによる大規模計測から分子状態を解析する手法を用いて感度良く捉え、一連の分子現象の時空間ダイナミクスを網羅した描像を提示する。分子レベルでのシグナル伝達のプロセスを、今までの知見のミッシングリンクを埋めて明らかにする。さらに得られた情報を基に1分子動態を指標とした新規の薬剤スクリーニングが可能となることから、実際に応用しその有用性を実証する。本研究では重大な疾病にも関わる上皮成長因子受容体（EGFR）を扱い、シグナル伝達時の分子状態（動態と多量体形成）を知るため、野生型と構造変異体について計測した1分子の軌跡・輝点強度データを隠れマルコフモデルに基づく機械学習手法により解析している。計測は、リガンドとリン酸化阻害剤の濃度、およびリガンド添加後の時間それぞれ数段階設定し、構造変異体としては細胞内外の領域や二量体形成に必要な部位など欠損させたEGFRの細胞株を作成して用いており、いくつか新たな知見が得られている。なお、これらの試料や計測条件の組み合わせについて十分なデータ数を得るためには膨大な計測が必要となる。そこで、我々が開発した全自動化細胞内1分子イメージングシステムを用いて大規模計測を行っている。こうして得られた知見を基に、今後この計測・解析系が薬剤スクリーニングに応用できるか検証する。非小細胞肺癌で多く見られるEGFRの癌変異体L858Rや、抗癌剤gefitinibによる治療で生じる薬剤耐性二重変異体 L858R/D761Y、L858R/T790Mなどについて構造変異体と同様の計測を行ない、野生型や構造変異体との差異を定量的に評価し、薬剤の効果を効果的に検出可能な指標を探索する。