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．

こ れ ま で に I 々 は イ オ ン stimulus に よ り な fourfold lock of 徴 を し formation, specific に の target molecules combine す る DNA ア プ タ マ ー (Ion - Responsive DNA Aptamer, IRDAptamer) を open 発 し, The cell membrane permeation energy of <s:1> <s:1> IRDAptamerが is を, する とを とを, ら に, に, て, and る る. Our は, intracellular 発 が ん タ ン パ ク qualitative で あ る PPM1D を mark と し た IRDAptamer を い, this molecular の intracellular import portraits を い て AI technology に よ る intracellular import review 価 を be applied し た. Cell membrane を through し, intracellular に bureau in turn し た IRDAptamer の cells, な ら び に intracellular に import さ れ て い な portrait を use い い cells て AI の deep learning に よ る portraits review 価 を be し, AI に よ る cells into sharper rate を review 価 で き を る department confirmed し た. Side, IRDAptamer を new rules and 薬 モ ダ リ テ ィ と し て expand す る た め に は, many others な disorders cause タ ン パ ク qualitative に し seaborne て, a 々 に combination may な IRDAptamer molecular を be す る こ と が must で あ る. そ こ で, new rules disorders cause タ ン パ ク qualitative と し て, が ん の 悪 sexualising の reason で も あ る epithelial mesenchymal is planning to change (EMT) や god 経 disorders へ の masato and が in stopping さ れ て い る intracellular タ ン パ ク qualitative Scp1 を mark と し た IRDAptamer の explore を be applied し た. Alone I 々 が に デ ザ イ ン し た IRDAptamer ラ イ ブ ラ リ を with い て, ヒ ト Scp1 に す seaborne る SELEX を be し, ス ク リ ー ニ ン グ を 8 サ イ ク ル be applied す る こ と に よ り, plural の 収 beam with column を た. Have to ら れ た Scp1 combining IRDAptamer alternate の salt base with column の ビ オ チ ン logo し を chemical synthesis, み Scp1 group in え タ ン パ ク qualitative に す seaborne る ELISA combined with test を be applied す る こ と に よ り, The EMT-related enzyme Scp1を recognizes するScp1 conjugates with IRDAptamerを する とに とに successfully <s:1> た.

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

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

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

疾患関連タンパク質Scp1に対する特異的IRDAptamerの機能解析

疾病相关蛋白Scp1特异性IRD适体的功能分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Sakamoto Yuma;Ishida Takashi;Masaki Ayako;Murase Takayuki;Ohtsuka Eiichi;Takeshita Morishige;Muto Reiji;Iwasaki Hiromi;Ito Asahi;Kusumoto Shigeru;Nakano Nobuaki;Tokunaga Masahito;Yonekura Kentaro;Tashiro Yukie;Iida Shinsuke;Utsunomiya Atae;Ueda Ryuzo;Inag;原田 結;菅原諒太，水沼正昂，鈴木未来，山形優香，古川和広，中馬吉郎
• 通讯作者: 菅原諒太，水沼正昂，鈴木未来，山形優香，古川和広，中馬吉郎

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