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

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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．