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Sp1を標的としたHBVウィルスの新規阻害剤の探索

 Sp1を標的としたHBVウィルスの新規阻害剤の探索

SIGBIO61
http://www.ipsj.or.jp/kenkyukai/event/bio61.html
での講演。
3月12日@JAIST

Y-h. Taguchi

March 12, 2020
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Transcript

  1. Sp1を標的と した標的と したと したHBVウィルスのの 新規阻害剤の探索の探索 早川 路代(京都府立医科大学)、 梅山 秀明(中央大学)、 岩舘

    満雄(中央大学)、 田口 善弘(中央大学)、 田口 善弘(中央大学)、 村上 善基(東京医科大学) 本研究はは Hayakawa, M., Umeyama, H., Iwadate, M. et al. Development of a novel anti-hepatitis B virus agent via Sp1. Sci Rep 10, 47 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-019-56842-9 として発表済みです。発表済みです。みです。 このスのライドは右のは右ののQRコードは右ので ダウンロードは右のできます!
  2. 目的と した: HBVの新規治療薬をを標的と したインシリコ創薬をで探したい。 HBV=B型肝炎→肝硬変→肝臓がん→死がん→死 理由: HBVはDNAウィルスのであり、cccDNAという自己を複製する自己を複製するを標的と した複製するするDNA を標的と した宿主の細胞に作り出の細胞に作り出し、細に作り出し、細胞作り出し、細胞増り出し、細胞増殖とし、細胞に作り出し、細増殖と共にと共にに作り出し、細胞cccDNAが増幅されるされる

    ため、根治が難しく、既存薬のしく、既存薬をのエンテカビルを標的と した半永久的と したに作り出し、細胞飲み続み続 ける必要がある。これはがある。これは耐性ウィルスの発生ウィルスのの発生につながる。に作り出し、細胞つながる。 cccDNAの発生につながる。を標的と した抑止できる新薬がほできる新薬をがほしい。
  3. Watashi, K.; Urban, S.; Li, W.; Wakita, T. NTCP and

    Beyond: Opening the Door to Unveil Hepatitis B Virus Entry. Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 2892-2905. Alpha-glucosidase
  4. Alpha-glucosidase inhibitor(以下、AGI)は結構注目されて発表済みです。いる。 Catalin Lazar, David Durantel, Alina Macovei, Nicole Zitzmann,

    Fabien Zoulim, Raymond A. Dwek, Norica Branza-Nichita, Treatment of hepatitis B virus hepatitis B virus-infected cells with α-glucosiglucosidase α-glucosiglucosidase inhibitors inhibitors results in production of virions with altered molecular composition and infectivity, Antiviral Research, Volume 76, Issue 1, 2007, Pages 30-37 Ender Simsek, Gomathinayagam Sinnathamby, Timothy M. Block, Yuanjie Liu, Ramila Philip, Anand S. Mehta, Pamela A. Norton, Inhibition Inhibition of cellular alpha-glucosidases alpha-glucosidases results in increased presentation of hepatitis B virus hepatitis B virus glycoprotein-derived peptides by MHC class I, Virology, Volume 384, Issue 1, 2009, Pages 12-15, Simsek, E., Lu, X., Ouzounov, S., Block, T. M., & Mehta, A. S. (2006). α-glucosiGlucosidase Inhibitors α-glucosiGlucosidase Inhibitors Have a Prolonged Antiviral Effect against Hepatitis B Virus Hepatitis B Virus through the Sustained Inhibition of the Large and Middle Envelope Glycoproteins. Antiviral Chemistry and Chemotherapy, 259–267.
  5. FAMS+chooseLDに作り出し、細胞よるインシリコスのクリーニング 既存AGI 新規AGI

  6. HBVDNAの抑止できる新薬がほ能力:処置なしなし・既存薬を・新規薬を(セルアッセイ)

  7. IC50の確認 cccDNAの抑止できる新薬がほ能力:処置なしなし・既存薬を・新規薬を(セルアッセイ)

  8. 一見、大成功に思えた。とこに作り出し、細胞思えた。ところがえた。ところが.....。

  9. AGI阻害能が全く無いことが判く無いことが判明しいことが判明した…。 (どっちかという自己を複製すると増えて発表済みです。いる) せっかく、既存薬をと同等の新規化合物がの新規化合物が見つかったのが見つかったの に作り出し、細胞標的と したが不明で論文にできない。に作り出し、細胞できない。

  10. ここでやっと田口が登場する。する。 「すごく効く薬があるんだく薬をがあるんだけど、ターゲットを推定できないを標的と した推定できない?できない? (ちなみに作り出し、細胞あまり金はない)」はない)」 と依頼される。される。

  11. もらえたデータ:RNA-seq コントを推定できないロール1: AGI7処置なしサンプル1: AGI14処置なしサンプル1: レプリケイトを推定できないの無いことが判明しい3クラスのデータクラスののデータ。統計的と した検定できない?は無いことが判明し理。

  12. 主の細胞に作り出成分分析を用いた教師なを標的と した用いた教師なし学いた教師なし学習によるなし学習による変数選択に作り出し、細胞よる変数選択 N 遺伝子 カテゴリクラスの 主の細胞に作り出成分分析を用いた教師な PC1 サンプル M サンプル

    N × M 行列X (実数値) PC2 PC1 クラスの間差異なしなし N遺伝子×Mサンプルの遺伝子発現量の遺伝子発現量/遺伝子発現量/プロモーターメプロモーターメチルの遺伝子発現量化/プロモーターメ non-coding RNA発現量の遺伝子発現量/行列があったとするがあったとする。Mサンプルの遺伝子発現量はクク ラス(図では4)に分図では4)に分かではク4)に分かれていると分かれているとすかれているとする。遺伝子を低次元に埋め込低次元に埋め込に分かれていると埋め込め込込 むとクラス間で差がある遺伝で差がある遺伝子ががある遺伝子が外側にはじき出されに分かれているとはクじき出される出されるされる (図では4)に分•)。PC1がクラス間で差がある遺伝差がある遺伝子が異を表現するのでを低次元に埋め込表現するの遺伝子発現量/で。 主の細胞に作り出成分 得点 主の細胞に作り出成分負荷量
  13. 人工データによるデデータに作り出し、細胞よるデモ 人工データによるデデータに作り出し、細胞よるデモ 10 サンプル 10 サンプル 90 遺伝子 10 遺伝子

    N(0,1/2) N(m,1/2) [N(m,1/2)+N(0,1/2)]/2 +:Top 10 外れ値れ値 m=2 つまり、外れ値れ値を標的と した選べば、 2 クラスの間で差異なしがある遺伝 子を標的と した自動的と したに作り出し、細胞(教師なし学習によるなしで) 選択できる 精度 精度:(100 :(100 試行中 試行中) ) 89.5% (m=2) 52.6% (m=1) PC1 PC2 正規分布 μ:平均  ½ :標準偏 差
  14. 第一主の細胞に作り出成分得点 第二主の細胞に作り出成分得点 第三主の細胞に作り出成分得点 第二主の細胞に作り出成分得点 第一主の細胞に作り出成分負荷量 第二主の細胞に作り出成分負荷量 第三主の細胞に作り出成分負荷量

  15. 選択遺伝子を標的と したg:profilerで解析を用いた教師な 転写因子:Sp1とE2Fの標的と したが発現低下 転写因子:E2F3の標的と したが発現上昇 SP1とE2Fの関係は実はずっと前は実はずっと前に解っていた!に作り出し、細胞解って発表済みです。いた! Cell cycle-regulated association

    of E2F1 and Sp1 is related to their functional interaction. S Y Lin, A R Black, D Kostic, S Pajovic, C N Hoover, J C Azizkhan Molecular and Cellular Biology Apr 1996, 16 (4) 1668-1675; DOI: 10.1128/MCB.16.4.1668
  16. AGI7,AGI14のSp1への結合能を標的と したFAMS+chooseLDで解析を用いた教師な →DNAとの結合部位付近に結合可能らしに作り出し、細胞結合可能らしい。 AGI7 AGI14 AGI14 AGI7 AGI14

  17. siRNAでSP1やE2Fを標的と した抑止できる新薬がほすると確かに作り出し、細胞HBVDNAの数が 変わって発表済みです。いた(セルアッセイ)

  18. Y-h. Taguchi Unsupervised Feature Extraction applied to Bioinformatics: A PCA

    Based and TD Based Approach 使用いた教師なし学したアルゴリズムである「主成分である「主の細胞に作り出成分分析を用いた教師なを標的と した用いた教師なし学いた教師なし学習によるなし学 習による変数選択に作り出し、細胞よる変数選択法」については」に作り出し、細胞ついて発表済みです。はSpringerから英語の単著で解の単著で解で解 説書を出した。を標的と した出し、細胞増殖とした。
  19. まとめ ・AGIから抗HBV薬をを標的と した探索することを標的と したインシリコ創薬をで試みた。 ・既存薬を(エンテカビル)と同等の新規化合物が程度の薬を剤の探索を標的と した見つけられた。 ・ところがAGIとおもったものはAGIではなかった。 ・薬を物が見つかったの処理した培養細胞に作り出し、細の遺伝子発現プロファイルに作り出し、細胞「主の細胞に作り出成分 分析を用いた教師なを標的と した用いた教師なし学いた教師なし学習によるなし学習による変数選択に作り出し、細胞よる変数選択」を標的と

    した適用いた教師なし学し、2つの新 規抗HBV薬を(AGI7とAGI14)で共に通に発現変化してに作り出し、細胞発現変化して発表済みです。いる遺伝子 を標的と したみつけた。 ・エンリッチメントを推定できない解析を用いた教師なに作り出し、細胞より、これらの遺伝子に作り出し、細胞は転写因子Sp1 とE2Fの標的と した遺伝子が多数含まれていたまれて発表済みです。いた ・siRNAでSp1を標的と した抑止できる新薬がほしたところ、HBVの増殖と共にが抑えられた ・見つかった抗HBV薬をはSp1の抑止できる新薬がほを標的と した通に発現変化してじて発表済みです。、HBVの増殖と共にを標的と した抑 止できる新薬がほして発表済みです。いると考えられる。えられる。
  20. 今後の問題の問題 ・Sp1と新規抗HBV薬をの結合を標的と した確認できて発表済みです。いない(例えば、結合えば、結合 して発表済みです。いる場する。合の立体構造の観測)の観測) ・講演ではちゃんと触ではちゃんと触れなかったが、れなかったが、抗HBV薬をはプライマリーの 培養細胞に作り出し、細で、siRNAは不死化のセルラインで行って発表済みです。いて発表済みです。チグハグ (抗HBV薬をは不死化セルラインでは効く薬があるんだ果がなく、がなく、siRNAはプライ マリーでは効く薬があるんだ果がなく、がない) ・in vivoの実験ができてない(ができて発表済みです。ない(できればNature

    Comm.くらいに作り出し、細胞は 載ったらしい)ったらしい)