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再生医療 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / BMPシグナル / 低分子化合物

再生医療 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / BMPシグナル / 低分子化合物 / iPS細胞 / 心筋再生

①in silicoパイロットスクリーニングで選出した候補化合物の有効性評価
約80万個の化合物データベースライブラリーから，標的因子の構造に基づいたpharmacophore及びドッキングスコアを用いて行ったパイロットスクリーニングにより選出された候補化合物の有効性評価を行った。評価系としては，ヒト細胞株HEK293とBMPシグナル下流遺伝子Id-1プロモーターを有する既知のBMP反応性ルシフェラーゼベクターを用いたルシフェラーゼアッセイ及びヒトiPS細胞の心筋分化誘導系を用いた。実際に選出した低分子化合物を添加し，FACS，PCR，免疫染色などを用いて定量的に評価した。ヒトiPS細胞に同定した化合物を添加した結果, BMPシグナル下流遺伝子のId-1の発現増加を認め, 心筋細胞への分化系においてはトロポニンT陽性細胞の増加を認めた。

②in silicoフルスクリーニングによる候補化合物の選出
パイロットスクリーニングで得られた候補化合物の有効性評価結果を踏まえて，さらに低濃度で効果の高い化合物を選出する為，大規模化合物データベースを用いたin silicoフルスクリーニングを行った。具体的には，化合物の化学構造式と①で得られたBMPシグナル相対活性値から，ソフトウェアAutoQSARを用いて，定量的構造活性相関式の算出を行い，約800万個の化合物を含むライブラリーから，さらに高い効果を示し，かつリード化合物の条件を備えた化合物を選出した。次に，パイロットスクリーニング時同様に，選出された候補化合物と標的因子ドメインとのドッキングスコアを算出し，GBVI/WSA_dGを用いた結合親和性の評価をin silicoで行い，50個の候補化合物を選出している。選出した候補化合物の有効性をヒト細胞株HEK293を用いたBMP反応性ルシフェラーゼアッセイでの定量的評価を検討している。

再生医療 / ヒトiPS細胞由来心筋細胞 / BMPシグナル / iPS細胞 / 心筋再生 / 低分子化合物

心筋分化誘導において分化初期のBMPシグナルの活性化が重要であり、同シグナルを活性化する低分子化合物候補の探索を行った。RNAiとルシフェラーゼアッセイにより選出した標的因子に結合可能な化合物のin silico探索を行い、最終的に結合親和性の高い50化合物を選出した。候補化合物をヒトiPS細胞の心筋分化誘導系に添加し、分化誘導促進効果をFACS、PCR、免疫染色を用いて定量的に評価した。結果、化合物の有効濃度が高い為、細胞毒性を認めてはいるが、低濃度において、心筋分化効率の改善を示唆する結果が確認された。より低濃度で有効性を認める化合物の二次探索を行っている。

BMPシグナルを活性化する実用性のある低分子化合物の同定は報告されておらず、独創性でありかつ有用性の高い研究であった。ヒト多能性幹細胞由来心筋を用いた再生医療では、その作成過程において必要な組み換え蛋白の置換によるコスト削減は再生医療の具現化において必要不可欠となっている。また再生医療以外でもBMPシグナル作動低分子化合物の利用価値は高く、骨折や骨形成不全に対して骨形成効果を持つ治療薬として有用である可能性、肺動脈性肺高血圧症などBMPシグナル低下に起因する難病疾患への治療適用の可能性がある。有効性が期待出来るリード化合物候補の探索に繋がるヒット化合物が同定された点で、当研究の意義は大きい。