化学的に安定化したペプチドが「創薬困難」ながんドライバーを標的にする

バース大学の研究者らは、細菌を用いて生きた細胞内で数百万の潜在的な薬剤分子を構築し、化学的に安定化し、試験する新技術を開発した。これにより、治療が難しいがんに対する新たな治療法の発見が、はるかに迅速かつ容易になる。该技術は、細菌により膨大なペプチド分子ライブラリーを産生させ、細胞内で試験されている間にそれらを化学的に安定化（または「ステープル化」）して一定の形状に固定する。

同大学生命科学部門の科学者らは、ペプチド――タンパク質の構成要素であるアミノ酸が短く連なった鎖――を、転写因子として知られる、悪名高い「創薬困難（undruggable）」ながんドライバー群に対する潜在的な薬剤として研究している。これらのタンパク質は遺伝子活性を制御するマスタースイッチとして働き、がんで過剰に活性化していることが多い。

Cell Chemical Biologyに掲載された最新研究で、研究チームは、各細菌が異なるペプチドを産生し、それが生きた細胞内で化学修飾される細菌システムを構築した。この化学ステップは分子のステープルのように作用し、各ペプチドを本来は取り得ない一定の形状に固定する。重要なのは、この化学的「ステープル化」がペプチド合成後、しかし細胞内に存在している間に起こることであり、研究者らは構造的に安定化したペプチドを生物学的環境下で直接、数百万種類同時に試験できる点にある。

有効でかつ非毒性のペプチドを産生する細菌だけが生き残るため、研究者らは最も有望な潜在的薬剤候補を迅速に同定できる。化学修飾と生物学的試験を単一ステップに統合することで、このアプローチは創薬プロセスを合理化し、生物に困難な作業を担わせる。

化学反応が生きた細胞内で起こるため、本手法は従来のペプチド創薬よりもクリーンで、環境負荷が低く、低コストでもある。通常、実験室でペプチドを作製し「ステープル化」するのに必要な有毒溶媒や多段階の化学プロセスを回避できる。従来法では、ペプチドを合成し、精製し、化学修飾し、再度精製する必要がある。対照的に、ステープル化されたペプチドは単一の簡略化されたステップで細胞から直接回収できる。この単純さは本質的にスケールアップにも適しており、原理的には、発見に用いた同じ細菌プロセスを、より大規模なペプチド生産・製造へ適用できる可能性がある。

修飾ペプチドはその後、研究チームが開発したTranscription Block Survival（TBS）アッセイと呼ばれる手法で活性をスクリーニングされる。このシステムでは、細菌は自ら産生するペプチドが発がん性の転写因子を首尾よく阻害した場合にのみ生存できる。化学的ペプチド安定化とTBSアッセイを組み合わせることで、研究者らは単一の実験で、転写因子標的をオフにする能力について、数千万種類の異なるステープル化ペプチド変異体を同時に作製しスクリーニングできる。

生存が標的阻害の成功に依存するため、最も有効なステープル化ペプチドが迅速に細菌集団内で優勢となる。同時に、不安定、無効、あるいは毒性のあるペプチドはプロセス中に自動的に排除される。

研究チームはこの技術を用いて、転写因子CREB1のペプチド阻害薬を同定した。CREB1は大腸がんを含む幅広いがんで過剰に活性化していることが知られる。これらのペプチドが、実験室で培養したヒトがん細胞に侵入し、CREB1により制御される経路を停止させ、がん細胞を選択的に死滅させることを示した。

研究チームは、本技術の有効性を、CREB1と呼ばれる転写因子のペプチド阻害薬を発見することで実証した。CREB1は大腸がんを含む幅広いがんで過剰に活性化している。最も有望なペプチドが、実験室で培養したヒトがん細胞に侵入し、CREB1により制御される経路を停止させ、がん細胞を選択的に死滅させ得ることを示した。

次の段階では、これらのペプチド阻害薬が、より複雑な組織モデルおよび動物試験で有効かどうかを検証する予定である。