JP2018191617A - Methods for screening endogenous control factors using pyrrole-imidazole polyamide compounds - Google Patents

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弘 杉山
Hiroshi Sugiyama
弘 杉山
靖彦 上久保
Yasuhiko Kamikubo
靖彦 上久保
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Abstract

To provide methods for efficiently identifying endogenous control factors that modulate expression of genes associated with onset of various diseases such as cancer and cell differentiation at an upstream site.SOLUTION: The invention provides a method for screening endogenous control factors comprising the steps of: 1) treating a cell with a polyamide compound of a pyrrole-imidazole polyamide compound group, where the polyamide compound is capable of recognizing and binding to a DNA sequence, and is conjugated to a substance that activates or suppresses a gene expression; 2) selecting a polyamide compound that brings about a cell response by the treatment of the step 1) from the pyrrole-imidazole polyamide compound group; and 3) identifying an endogenous control factor associated with the cell response on the basis of the DNA sequence recognized by the polyamide compound selected in the step 2).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群を用いて疾患等の内在性制御因子をスクリーニングする方法に関する。   The present invention relates to a method for screening an endogenous regulator such as a disease using a pyrrole-imidazole polyamide compound group.

癌等の疾患を制御する分子標的薬は、疾患細胞上にある特定の細胞表面抗原、レセプター、シグナル伝達因子等に作用するが、その特定分子の変異等による耐性出現が問題となる。そこで、疾患関連因子群の機能発現をより上流で束ねて制御するような転写制御因子等の内在性制御因子の同定が、耐性が出現しにくい革新的な分子標的薬の研究開発において極めて有望であると考えられる。しかし、このような内在性制御因子の同定は、通常、網羅的な遺伝学的スクリーニングと最先端の遺伝子発現解析技術等の手法を駆使して行われ、手間が掛かる上に、困難を伴う場合が多い。例えば、ある制御因子にパラログが存在している場合、当該パラログが相補的に機能する可能性もあり、その場合には、RNAi等での遺伝学的スクリーニングによって当該制御因子を同定することは極めて困難となる。また、従来の網羅的な遺伝学的スクリーニング法は、変異解析に負うところが大きく、変異が存在していない場合に制御因子を同定することはほぼ不可能である。最先端の遺伝子発現解析技術等でも、その多彩な遺伝子変化パターンにより、実際に疾患特性を担う重要な制御因子を抽出することは極めて困難である。   Molecular targeted drugs that control diseases such as cancer act on specific cell surface antigens, receptors, signal transduction factors, etc. on diseased cells, but the emergence of resistance due to mutations in the specific molecules is a problem. Therefore, the identification of endogenous regulators such as transcription regulators that bind and control the function expression of disease-related factor groups upstream is extremely promising in the research and development of innovative molecular targeted drugs that do not easily develop resistance. It is believed that there is. However, identification of such endogenous regulators is usually carried out using methods such as comprehensive genetic screening and state-of-the-art gene expression analysis techniques, which takes time and is difficult. There are many. For example, when a paralog exists in a certain control factor, the paralog may function in a complementary manner. In that case, it is extremely difficult to identify the control factor by genetic screening with RNAi or the like. It becomes difficult. In addition, conventional comprehensive genetic screening methods are largely subject to mutation analysis, and it is almost impossible to identify regulatory factors when no mutation exists. Even with state-of-the-art gene expression analysis techniques, it is extremely difficult to extract important regulatory factors actually responsible for disease characteristics due to their diverse gene change patterns.

一方、ピロール−イミダゾールポリアミド(以下、「PIポリアミド」と略す)は、合成オリゴマーであり、ヘアピン連結によって対面するN−メチルピロール(P)およびN−メチルイミダゾール(I)対により、DNAの副溝内に結合して特定の配列を認識することが知られている。PIポリアミドは、P/I対がC・G塩基対を、P/P対がA・TまたはT・A塩基対を、I/P対がG・C塩基対を認識し、これにより任意の二重鎖DNA配列に特異的に結合することができる。したがって、分子構造内にN−メチルピロールおよびN−メチルイミダゾールを適切に配置することによって、PIポリアミドの塩基配列特異性を任意に設計することができる。   On the other hand, pyrrole-imidazole polyamide (hereinafter abbreviated as “PI polyamide”) is a synthetic oligomer, and a minor groove of DNA is formed by N-methylpyrrole (P) and N-methylimidazole (I) pairs facing each other by hairpin linking. It is known to bind to and recognize specific sequences. PI polyamides recognize P / I pairs as C · G base pairs, P / P pairs as A · T or T · A base pairs, and I / P pairs as G · C base pairs, thereby It can specifically bind to a double-stranded DNA sequence. Accordingly, the base sequence specificity of PI polyamide can be arbitrarily designed by appropriately arranging N-methylpyrrole and N-methylimidazole in the molecular structure.

PIポリアミドは、その比較的大きい分子量にもかかわらず、細胞膜透過性であり、細胞の核に局在し、ナノモルレベルで内在性遺伝子発現に影響を及ぼす。標的遺伝子に結合したPIポリアミドは、転写因子のDNAへの結合を阻害し、特定の遺伝子発現を制御する人工遺伝子スイッチとして研究されている。近年の研究では、強力なヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤であるスベロイルアニリドヒドロキサム酸(SAHA)とコンジュゲートしたPIポリアミドが合成された(非特許文献1、非特許文献2)。該SAHAコンジュゲートPIポリアミドは、標的遺伝子の調節領域のアセチル化により、該標的遺伝子の発現を特異的にアップレギュレートすることができる。また、ナイトロジェンマスタード系アルキル化剤であるクロラムブシル(chlorambucil)をPIポリアミドにコンジュゲートすることにも成功した(非特許文献3、非特許文献4)。該コンジュゲートは、ゲノム配列に対する結合能を強化しており、標的遺伝子発現の強力なダウンレギュレーションをもたらすことが分かった。さらに、非特許文献1では、SAHAとコンジュゲートしたPIポリアミドのライブラリーを用いてヒト皮膚繊維芽細胞を処理して、SAHA単独では効果がないが、当該コンジュゲートによって転写が活性化される遺伝子をスクリーニングする研究が報告されている。   Despite its relatively large molecular weight, PI polyamide is cell membrane permeable, localizes to the cell nucleus and affects endogenous gene expression at the nanomolar level. PI polyamides bound to target genes have been studied as artificial gene switches that inhibit transcription factor binding to DNA and control specific gene expression. In recent studies, PI polyamides conjugated with suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), a potent histone deacetylase (HDAC) inhibitor, were synthesized (Non-patent Documents 1 and 2). The SAHA-conjugated PI polyamide can specifically upregulate the expression of the target gene by acetylation of the regulatory region of the target gene. In addition, chlorambucil, a nitrogen mustard alkylating agent, was successfully conjugated to PI polyamide (Non-patent Documents 3 and 4). The conjugate was found to have enhanced binding ability to genomic sequences, resulting in strong down-regulation of target gene expression. Furthermore, in Non-Patent Document 1, human skin fibroblasts are treated with a library of PI polyamide conjugated with SAHA, and SAHA alone has no effect, but a gene whose transcription is activated by the conjugate. Studies have been reported to screen for.

Pandian, G. N. et al., Sci Rep 4, 3843, doi:10.1038/srep03843 (2014)Pandian, G. N. et al., Sci Rep 4, 3843, doi: 10.1038 / srep03843 (2014) Saha, A. et al., Bioorg Med Chem 21, 4201-4209, doi:10.1016/j.bmc.2013.05.002 (2013)Saha, A. et al., Bioorg Med Chem 21, 4201-4209, doi: 10.1016 / j.bmc.2013.05.002 (2013) Bando, T. et al., Acc Chem Res 39, 935-944, doi:10.1021/ar030287f (2006)Bando, T. et al., Acc Chem Res 39, 935-944, doi: 10.1021 / ar030287f (2006) Minoshima, M. et al., Nucleic Acids Symp Ser (Oxf), 69-70, doi:10.1093/nass/nrp035 (2009)Minoshima, M. et al., Nucleic Acids Symp Ser (Oxf), 69-70, doi: 10.1093 / nass / nrp035 (2009)

本発明は、癌等の各種疾患の発症や細胞分化に関連する遺伝子群の発現をより上流で制御する内在性制御因子を効率的に同定する方法を開発する。   The present invention develops a method for efficiently identifying endogenous regulatory factors that control the expression of genes related to the onset of various diseases such as cancer and cell differentiation more upstream.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、遺伝子発現を活性化する物質または遺伝子発現を抑制する物質をコンジュゲートしたPIポリアミドのライブラリーを用いて疾患細胞等の細胞を処理し、該処理によって細胞応答をもたらすPIポリアミドを選択することにより、該細胞応答に関連する内在性制御因子を同定することができることを見出した。   As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors treated cells such as diseased cells using a library of PI polyamide conjugated with a substance that activates gene expression or a substance that suppresses gene expression. Thus, it has been found that by selecting a PI polyamide that produces a cellular response by the treatment, an endogenous regulator associated with the cellular response can be identified.

すなわち、本発明は下記を提供する。
[1] 1)遺伝子発現を活性化する物質または遺伝子発現を抑制する物質と複合体を形成しており且つDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる、ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群に含まれるポリアミド化合物で細胞を処理する工程、
2)工程1)の処理によって細胞応答をもたらす前記ポリアミド化合物を前記ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群の中から選択する工程、および
3)工程2)で選択された前記ポリアミド化合物が認識するDNA配列に基づいて、該細胞応答に関連する内在性制御因子を同定する工程
を含む、内在性制御因子のスクリーニング方法、
[2] 前記ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群は、遺伝子発現を活性化する物質と複合体を形成している活性化ポリアミド化合物および遺伝子発現を抑制する物質と複合体を形成している抑制化ポリアミド化合物を含み、
前記工程2)において、相反する細胞応答をもたらし且つ同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる前記活性化ポリアミド化合物および前記抑制化ポリアミド化合物を前記ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群の中から選択する、
[1]記載の方法、
[3] 前記相反する細胞応答をもたらし且つ同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる前記活性化ポリアミド化合物および前記抑制化ポリアミド化合物が、互いに共通するDNA配列認識部分を有する、[2]に記載の方法、
[4] 前記工程3)において、前記工程2)で選択されたポリアミド化合物が認識するDNA配列と、前記工程1)に供した細胞の遺伝子発現プロファイルから、該細胞応答に関連する内在性制御因子を同定する、[1]〜[3]のいずれかに記載の方法、
[5] 前記細胞応答が、細胞生存率、細胞増殖率、疾患関連遺伝子もしくは疾患関連タンパク質の発現レベル、または分化マーカー遺伝子もしくは分化マーカーの発現レベルの増加または減少、あるいは細胞形態上の変化である、[1]〜[4]のいずれかに記載の方法、
[6] 前記細胞が疾患細胞または幹細胞である、[1]〜[5]のいずれかに記載の方法、
[7] 前記工程3)において、細胞の増殖、疾患関連遺伝子または遺伝子群の発現、または分化関連遺伝子または遺伝子群の発現を制御する内在性制御因子が同定される、[1]〜[6]のいずれかに記載の方法、
[8] 疾患または細胞分化を制御する因子をスクリーニングするための、[1]〜[7]のいずれかに記載の方法、
[9] 前記内在性制御因子がシスエレメントまたはトランス制御因子である、[1]〜[8]のいずれかに記載の方法、
[10] 前記遺伝子発現を活性化する物質がヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であり、前記遺伝子発現を抑制する物質がアルキル化剤である、[1]〜[9]のいずれかに記載の方法、
[11] 前記疾患が、癌、神経変性疾患、代謝内分泌系疾患、またはウイルス感染症である、[5]〜[10]のいずれかに記載の方法、および
[12] 遺伝子発現を活性化する物質がコンジュゲートされたピロール−イミダゾールポリアミド化合物群からなるライブラリー、および遺伝子発現を抑制する物質がコンジュゲートされたピロール−イミダゾールポリアミド化合物群からなるライブラリーを含む、2以上のピロール−イミダゾールポリアミド化合物ライブラリーのセットであって、該ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群が該2以上のライブラリー間で共通するDNA配列認識部分を含む、セット。
That is, the present invention provides the following.
[1] 1) A pyrrole-imidazole polyamide compound group that forms a complex with a substance that activates gene expression or a substance that suppresses gene expression, and that can recognize and bind to the DNA sequence. Treating cells with a polyamide compound contained in
2) a step of selecting the polyamide compound that brings about a cellular response by the treatment in step 1) from the pyrrole-imidazole polyamide compound group, and 3) based on the DNA sequence recognized by the polyamide compound selected in step 2). A method for screening an endogenous regulator comprising the step of identifying an endogenous regulator associated with the cellular response,
[2] The pyrrole-imidazole polyamide compound group includes an activated polyamide compound that forms a complex with a substance that activates gene expression, and a suppressed polyamide compound that forms a complex with a substance that suppresses gene expression. Including
In the step 2), the activated polyamide compound and the inhibitory polyamide compound capable of producing a reciprocal cellular response and recognizing and binding to the same DNA sequence are classified into the pyrrole-imidazole polyamide compound group. Choose from,
[1] The method according to
[3] The activated polyamide compound and the repressed polyamide compound capable of causing the opposite cellular responses and recognizing and binding to the same DNA sequence have a DNA sequence recognition portion common to each other. The method according to [2],
[4] In the above step 3), from the DNA sequence recognized by the polyamide compound selected in the above step 2) and the gene expression profile of the cell subjected to the above step 1), an endogenous regulatory factor related to the cellular response. The method according to any one of [1] to [3], wherein
[5] The cellular response is a cell viability, a cell proliferation rate, an expression level of a disease-related gene or a disease-related protein, or an increase or decrease of an expression level of a differentiation marker gene or a differentiation marker, or a change in cell morphology. , The method according to any one of [1] to [4],
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the cell is a disease cell or a stem cell.
[7] In the step 3), an endogenous regulator that controls cell proliferation, expression of a disease-related gene or gene group, or expression of a differentiation-related gene or gene group is identified [1] to [6] A method according to any of the above,
[8] The method according to any one of [1] to [7], for screening a factor controlling disease or cell differentiation,
[9] The method according to any one of [1] to [8], wherein the endogenous regulator is a cis element or a trans regulator.
[10] The method according to any one of [1] to [9], wherein the substance that activates gene expression is a histone deacetylase inhibitor, and the substance that suppresses gene expression is an alkylating agent. ,
[11] The method according to any one of [5] to [10], wherein the disease is cancer, neurodegenerative disease, metabolic endocrine disease, or viral infection, and [12] activate gene expression. Two or more pyrrole-imidazole polyamide compounds including a library consisting of a pyrrole-imidazole polyamide compound group conjugated with a substance and a library consisting of a pyrrole-imidazole polyamide compound group conjugated with a substance that suppresses gene expression A set of libraries, wherein the pyrrole-imidazole polyamide compound group comprises a DNA sequence recognition moiety that is common between the two or more libraries.

本発明により、癌等の各種疾患を制御するDNA配列(シスエレメント)、および当該配列に結合する内在性転写制御因子の候補を簡便に同定することが可能となり、耐性が出現しにくい革新的な分子標的薬の創薬ターゲットを見出すことができる。また、本発明の方法は、各種疾患だけでなく、各種幹細胞等から特定の細胞系譜への分化制御に関わる新たな因子の同定にも適用できる。本発明によれば、標的の疾患細胞について、網羅的な遺伝学的スクリーニングを行うことなく、疾患関連遺伝子の内在性制御因子を同定することができる。また、本発明によれば、遺伝子変異を伴わない疾患関連遺伝子の内在性制御因子も同定することができる。   According to the present invention, it is possible to easily identify a DNA sequence (cis element) that controls various diseases such as cancer, and an endogenous transcriptional regulatory factor that binds to the sequence, and an innovative that hardly causes resistance. Drug discovery targets for molecular target drugs can be found. Further, the method of the present invention can be applied not only to various diseases but also to identification of new factors related to differentiation control from various stem cells or the like to specific cell lineages. According to the present invention, it is possible to identify an endogenous regulator of a disease-related gene without conducting an exhaustive genetic screen for target disease cells. In addition, according to the present invention, it is possible to identify an endogenous regulator of a disease-related gene that is not accompanied by a gene mutation.

1つのウェルに1種類のPIポリアミド化合物を添加したウェルプレートの例を示す模式図である。図中、ウェル2−a〜ウェル12−hについて、添加されるPIポリアミド化合物の記載を省略しているが、これらのウェルにもそれぞれ、1種類ずつ異なる種類のPIポリアミド化合物が添加される。It is a schematic diagram which shows the example of the well plate which added one type of PI polyamide compound to one well. In the figure, the description of the added PI polyamide compound is omitted for well 2-a to well 12-h, but one type of different PI polyamide compound is added to each of these wells. 2個以上のウェルプレートとして提供される、2以上のポリアミド化合物ライブラリーの例を示す模式図である。図中、右側に、各ウェルに添加されるPIポリアミド化合物が示される。ウェル2−a〜ウェル12−hについて、添加されるPIポリアミド化合物の記載を省略しているが、これらのウェルにもそれぞれ、1種類ずつ異なる種類のPIポリアミド化合物が添加される。It is a schematic diagram showing an example of two or more polyamide compound libraries provided as two or more well plates. In the figure, the PI polyamide compound added to each well is shown on the right side. Although the description of the added PI polyamide compound is omitted for the wells 2-a to 12-h, one kind of different PI polyamide compound is added to each of these wells. 2個以上のウェルプレートとして提供される、2以上のポリアミド化合物ライブラリーの例を示す模式図である。図中、右側に、各ウェルに添加されるPIポリアミド化合物が示される。ウェル2−a〜ウェル12−hについて、添加されるPIポリアミド化合物の記載を省略しているが、これらのウェルにもそれぞれ、1種類ずつ異なる種類のPIポリアミド化合物が添加される。It is a schematic diagram showing an example of two or more polyamide compound libraries provided as two or more well plates. In the figure, the PI polyamide compound added to each well is shown on the right side. Although the description of the added PI polyamide compound is omitted for the wells 2-a to 12-h, one kind of different PI polyamide compound is added to each of these wells. 実施例1で合成されたSAHA−PIポリミアドコンジュゲートの模式図である。1 is a schematic diagram of a SAHA-PI polymiad conjugate synthesized in Example 1. FIG. 実施例1で合成されたSAHA−PIポリミアドコンジュゲートの模式図の説明および1つのSAHA−PIポリミアドコンジュゲートの対応する化学式を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of the SAHA-PI polymer ad conjugate synthesized in Example 1 and the corresponding chemical formula of one SAHA-PI polymer ad conjugate. 各SAHA−PIポリアミドコンジュゲートで処理したヒト骨髄性白血病細胞MV4−11におけるIL3、CSF2およびCSF2RB遺伝子の発現レベルを示す。DMSO処理細胞での各遺伝子の発現量を1として、各SAHA−PIポリアミドコンジュゲート処理細胞で得られた値をDMSO処理細胞に対する相対値として示す。「*」はP<0.05を示す。The expression levels of IL3, CSF2 and CSF2RB genes in human myeloid leukemia cells MV4-11 treated with each SAHA-PI polyamide conjugate are shown. The expression level of each gene in DMSO-treated cells is taken as 1, and the value obtained from each SAHA-PI polyamide conjugate-treated cell is shown as a relative value to DMSO-treated cells. “*” Indicates P <0.05. 実施例1で使用したPIポリアミドコンジュゲートを表す化学式を示す。2 shows a chemical formula representing the PI polyamide conjugate used in Example 1. 実施例1で使用したPIポリアミドコンジュゲートを表す化学式を示す。2 shows a chemical formula representing the PI polyamide conjugate used in Example 1. 各クロラムブシル−PIポリアミドコンジュゲートで処理したヒト骨髄性白血病細胞MV4−11におけるIL3、CSF2およびCSF2RB遺伝子の発現レベルを示す。DMSO処理細胞での各遺伝子の発現量を1として、各PIポリアミド−クロラムブシルコンジュゲート処理細胞で得られた値をDMSO処理細胞に対する相対値として示す。図中、データは平均±SEM値で示し、「*」はP<0.05を示す。The expression levels of IL3, CSF2 and CSF2RB genes in human myeloid leukemia cells MV4-11 treated with each chlorambucil-PI polyamide conjugate are shown. The expression level of each gene in DMSO-treated cells is taken as 1, and the value obtained from each PI polyamide-chlorambucil conjugate-treated cell is shown as a relative value to DMSO-treated cells. In the figure, data are shown as mean ± SEM values, and “*” indicates P <0.05. 各Chb−PIポリアミドコンジュゲートで処理した各種癌細胞および正常細胞の増殖率を示す。The growth rates of various cancer cells and normal cells treated with each Chb-PI polyamide conjugate are shown.

1.PIポリアミド
PIポリアミドは、N−メチルピロール単位(P)とN−メチルイミダゾール単位(I)と、γ−アミノ酪酸部分とを含むポリアミドであり、PとIとγ−アミノ酪酸部分とは互いにアミド結合(−C(=O)−NH−)で連結される(Trauger et al, Nature, 382, 559-61(1996); White et al, Chem.Biol., 4,569-78(1997);およびDervan, Bioorg. Med. Chem., 9, 2215-35(2001))。PIポリアミドは、γ−アミノ酪酸部分がリンカー(γ−リンカー)となって全体が折りたたまれてU字型のコンフォメーション(ヘアピン型)をとる。U字型のコンフォメーションにおいては、リンカーを挟んでPとIとを含む2本の鎖が並列に並ぶ。この2本の鎖の間で対面するPとIの対が特定の組み合わせ(P/I対、I/P対またはP/P対)のときに、DNA中の特定の塩基対に高い親和性で結合することができる。例えば、P/I対はC・G塩基対に結合することができ、I/P対はG・C塩基対に結合することができ、P/P対はA・T塩基対およびT・A塩基対の両方に結合することができる。また、PIポリアミドには、PおよびIの他に、3−ヒドロキシピロール(Hp)、またはβアラニンが含まれていてもよい。Hp/P対は、T・A塩基対に結合することができる(White at al., Nature, 391, 468-71 (1998))。βアラニン/βアラニン対は、T・A塩基対もしくはA・T塩基対に結合することができる。βアラニン/I対はC・G塩基対に、I/βアラニン対はG・C塩基対に結合することができる。βアラニン/P対およびP/βアラニン対は、T・A塩基対もしくはA・T塩基対に結合することができる。また、γ−リンカー部分や、PIポリアミドのN末端に付加したβアラニン部分も、T・A塩基対もしくはA・T塩基対に結合することができる。P、I、Hp、および/またはβアラニンによって形成される対の構成、順序、および組み合わせ等を適宜変更することにより、標的のDNA配列を認識し、結合するPIポリアミドを設計することができる。
1. PI polyamide PI polyamide is a polyamide containing an N-methylpyrrole unit (P), an N-methylimidazole unit (I), and a γ-aminobutyric acid moiety, and P, I, and γ-aminobutyric acid moiety are mutually amides. Linked by a bond (—C (═O) —NH—) (Trauger et al, Nature, 382, 559-61 (1996); White et al, Chem. Biol., 4,569-78 (1997); and Dervan , Bioorg. Med. Chem., 9, 2215-35 (2001)). In PI polyamide, the γ-aminobutyric acid moiety is a linker (γ-linker) and the whole is folded into a U-shaped conformation (hairpin type). In the U-shaped conformation, two chains including P and I are arranged in parallel across the linker. High affinity for a specific base pair in DNA when the pair of P and I facing between the two strands is a specific combination (P / I pair, I / P pair or P / P pair) Can be combined. For example, a P / I pair can bind to a C · G base pair, an I / P pair can bind to a G · C base pair, and a P / P pair can be an A · T base pair and a T · A pair. It can bind to both base pairs. In addition to P and I, PI polyamide may contain 3-hydroxypyrrole (Hp) or β-alanine. Hp / P pairs can bind to TA base pairs (White at al., Nature, 391, 468-71 (1998)). A β-alanine / β-alanine pair can bind to a T • A base pair or an A • T base pair. A β-alanine / I pair can bind to a CG base pair, and an I / β alanine pair can bind to a G · C base pair. The β-alanine / P pair and the P / β-alanine pair can bind to a T • A base pair or an A • T base pair. In addition, the γ-linker moiety and the β alanine moiety added to the N-terminus of PI polyamide can also bind to T • A base pairs or A • T base pairs. By appropriately changing the configuration, order, combination, and the like of the pair formed by P, I, Hp, and / or β-alanine, a PI polyamide that recognizes and binds to the target DNA sequence can be designed.

本発明において、PIポリアミドを構成するPまたはIの1位の窒素上のメチル基は、水素あるいはメチル基以外のアルキル基で置き換わっていてもよい。メチル基以外のアルキル基の例としては、炭素数2〜10個の直鎖、分枝鎖または環状の飽和または不飽和アルキル基、好ましくは、炭素数2〜5個の直鎖、分枝鎖直鎖、分枝鎖または環状の飽和または不飽和アルキル基が挙げられ、例えば、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、tert−ブチル等が挙げられる。また、メチル基を含め、アルキル基は置換されていてもよく、例えば、アルキル基中のメチレンは、酸素等で置換されていてもよい。   In the present invention, the methyl group on the 1-position nitrogen of P or I constituting the PI polyamide may be replaced with hydrogen or an alkyl group other than a methyl group. Examples of the alkyl group other than the methyl group include linear, branched or cyclic saturated or unsaturated alkyl groups having 2 to 10 carbon atoms, preferably linear or branched chains having 2 to 5 carbon atoms. A linear, branched or cyclic saturated or unsaturated alkyl group is exemplified, and examples thereof include ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl and the like. In addition, alkyl groups including methyl groups may be substituted. For example, methylene in the alkyl group may be substituted with oxygen or the like.

PIポリアミドのN末端およびC末端には、種々の官能基が付加されていてもよい。例えば、N末端にはアセチルアミノ基が付加されていてもよい。例えば、C末端にはジメチルアミノプロピルアミド基を付加されていてもよい。または、PIポリアミドの末端には、β−アラニン残基、γ−アミノ酪酸残基などのカルボキシル基を付加することもできる。   Various functional groups may be added to the N-terminal and C-terminal of the PI polyamide. For example, an acetylamino group may be added to the N terminal. For example, a dimethylaminopropylamide group may be added to the C-terminus. Alternatively, a carboxyl group such as a β-alanine residue or γ-aminobutyric acid residue can be added to the end of the PI polyamide.

本発明において、PIポリアミドは修飾されていてもよく、例えば、DNAに対する結合能力を維持または向上するように修飾されていてもよい。修飾されたPIポリアミドの例としては、限定するものではないが、PIポリアミドのγ−リンカーのα位またはβ位がアミノ基で置換されたもの、すなわち、γ−リンカーがN−α−N−γ−アミノ酪酸、またはN−β−N−γ−アミノ酪酸であるもの、さらに該アミノ基が蛍光基やビオチン等の分子で修飾されたもの、PIポリアミドのN末端を蛍光基やビオチン等の分子で修飾したもの、およびPIポリアミドのC末端を蛍光基やビオチン、イソフタル酸等の分子で修飾した修飾物等が挙げられる。本願明細書において、蛍光基としては、限定するものではないが、例えば、フルオレセイン、ローダミン系色素、シアニン系色素、ATTO系色素、Alexa Fluor系色素、BODIPYが挙げられる。フルオレセインには、フルオレセイン誘導体(例えば、フルオレセインイソチオシアネート等)も含まれる。   In the present invention, the PI polyamide may be modified, for example, may be modified so as to maintain or improve the binding ability to DNA. Examples of modified PI polyamides include, but are not limited to, those in which the α-position or β-position of the γ-linker of the PI polyamide is substituted with an amino group, that is, the γ-linker is N-α-N- Those which are γ-aminobutyric acid or N-β-N-γ-aminobutyric acid, those wherein the amino group is modified with a molecule such as a fluorescent group or biotin, and the N-terminus of PI polyamide such as a fluorescent group or biotin Examples thereof include those modified with molecules, and modified products in which the C-terminus of PI polyamide is modified with molecules such as a fluorescent group, biotin, and isophthalic acid. In the present specification, examples of the fluorescent group include, but are not limited to, fluorescein, rhodamine dyes, cyanine dyes, ATTO dyes, Alexa Fluor dyes, and BODIPY. Fluorescein also includes fluorescein derivatives (eg, fluorescein isothiocyanate).

また、PIポリアミドは、環状PIポリアミドであってもよい。環状PIポリアミドとして、例えば、PIポリアミドのN末端およびC末端がγ−リンカーで連結されたもの、またはPIポリアミドのN末端に付加されたクロロアセチル基とC末端に付加されたシステイン基との間の反応により形成されるスルフィド結合によって環化されたものが挙げられる。PIポリアミドは、また、ヘアピン型PIポリアミドをつなげたタンデム型のPIポリアミド化合物であってもよい。   The PI polyamide may be a cyclic PI polyamide. Examples of cyclic PI polyamides include, for example, those in which the N terminus and C terminus of PI polyamide are linked by a γ-linker, or between the chloroacetyl group added to the N terminus of PI polyamide and the cysteine group added to the C terminus. And those cyclized by sulfide bonds formed by the reaction. The PI polyamide may also be a tandem PI polyamide compound in which a hairpin PI polyamide is connected.

本発明において使用されるPIポリアミドは、任意のDNA配列を認識するように設計される。本発明において使用されるPIポリアミドを構成する、P、I、Hp、および/またはβアラニンによって形成される対の数は、2個以上であれば特に限定されないが、例えば3〜12個、好ましくは4〜10個、より好ましくは4〜8個が挙げられる。対の個数が5個以上のDNA配列認識部分を有するPIポリアミドを設計する場合は、好ましくはβアラニンを含むように設計される。   The PI polyamide used in the present invention is designed to recognize any DNA sequence. The number of pairs formed by P, I, Hp, and / or β-alanine constituting the PI polyamide used in the present invention is not particularly limited as long as it is 2 or more. For example, 3 to 12, preferably Is 4 to 10, more preferably 4 to 8. When designing a PI polyamide having a DNA sequence recognition moiety having 5 or more pairs, it is preferably designed to include β-alanine.

PIポリアミドの設計方法および製造方法は公知である(例えば、特許第3045706号、特開2001−136974号、WO03/000683号、特開2013−234135号、特開2014−173032号参照)。例えば、Fmoc(9−フルオレニルメトキシカルボニル)を用いた固相合成法(Fmoc固相合成法)による自動合成法によって簡便に製造することができる。   Methods for designing and producing PI polyamides are known (see, for example, Japanese Patent No. 3045706, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-136974, WO 03/000683, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-234135, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-173032). For example, it can be easily produced by an automatic synthesis method using a solid phase synthesis method (Fmoc solid phase synthesis method) using Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl).

本発明において使用されるPIポリアミドは、そのN末端、C末端、またはγリンカー部位に、遺伝子発現を活性化する物質または遺伝子発現を抑制する物質が結合されて複合体を形成している。以下、本明細書において、上記物質がコンジュゲートされたPIポリアミド(すなわち、上記物質と複合体を形成しているPIポリアミド)を「PIポリアミド化合物」または「PIポリミアドコンジュゲート」と称する。また、本明細書において、遺伝子発現を活性化する物質と複合体を形成しているPIポリアミドを「活性化ポリアミド化合物」、遺伝子発現を抑制する物質と複合体を形成しているPIポリアミドを「抑制化ポリアミド化合物」と称する。また、本明細書において、遺伝子発現を活性化する物質および遺伝子発現を抑制する物質を総称して「物質」と記載する場合がある。   The PI polyamide used in the present invention forms a complex by binding a substance that activates gene expression or a substance that suppresses gene expression to its N-terminal, C-terminal, or γ-linker site. Hereinafter, in this specification, PI polyamide conjugated with the above substance (that is, PI polyamide forming a complex with the above substance) is referred to as “PI polyamide compound” or “PI polymiad conjugate”. Further, in this specification, PI polyamide that forms a complex with a substance that activates gene expression is referred to as “activated polyamide compound”, and PI polyamide that forms a complex with a substance that suppresses gene expression is referred to as “ This is referred to as “suppressed polyamide compound”. In the present specification, substances that activate gene expression and substances that suppress gene expression may be collectively referred to as “substances”.

遺伝子発現を活性化する物質としては、限定するものではないが、例えば、ヒストンアセチル化酵素(HAT)活性化剤、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤等が挙げられる。HAT活性化剤としては、例えば、N−(4−クロロ−3−(トリフルオロメチル)フェニル)−2−エトキシベンズアミド(CTB)、ヒストンメチル化酵素制御剤、ヒストン脱メチル化酵素制御剤等が挙げられる。HDAC阻害剤としては、例えば、スベロイルアニリドヒドロキサム酸(SAHA)等が挙げられる。   Examples of the substance that activates gene expression include, but are not limited to, a histone acetylase (HAT) activator and a histone deacetylase (HDAC) inhibitor. Examples of the HAT activator include N- (4-chloro-3- (trifluoromethyl) phenyl) -2-ethoxybenzamide (CTB), histone methylase regulator, histone demethylase regulator, and the like. Can be mentioned. Examples of HDAC inhibitors include suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA).

遺伝子発現を抑制する物質としては、限定するものではないが、例えば、アルキル化剤、HAT阻害剤、HDAC活性化剤、ヒストンメチル化酵素制御剤、ヒストン脱メチル化酵素制御剤等が挙げられる。HAT阻害剤としては、例えば、C646等が挙げられる。HDAC活性化剤としては、例えば、1−ベンゾイル−3−フェニル−2−チオ尿素(TM−2−51)等が挙げられる。   Examples of substances that suppress gene expression include, but are not limited to, alkylating agents, HAT inhibitors, HDAC activators, histone methylase regulators, histone demethylase regulators, and the like. Examples of the HAT inhibitor include C646. Examples of the HDAC activator include 1-benzoyl-3-phenyl-2-thiourea (TM-2-51).

アルキル化剤とは、DNAと共有結合を作る官能基を有する化合物である。アルキル化剤としては、例えば、クロラムブシル(chlorambucil)(本明細書において、「Chb」と略すこともある)、デュオカルマイシン(duocarmycin)、seco−CBI(1−クロロメチル−5−ヒドロキシ−1,2−ジヒドロ−3H−ベンゾ[e]インドール)、ピロロベンゾジアゼピン、ナイトロジェンマスタード等が挙げられる。seco−CBIをPIポリアミドにコンジュゲートする場合は、PIポリアミドとseco−CBIとの間にインドールを挿入してもよい。PIポリアミドとインドールとseco−CBIとの複合体(以下、「コンジュゲート」ともいう)において、インドール部分は2つのPまたはI単位と対になり、インドール/I対はC・G塩基対、インドール/P対はT・A塩基対もしくはA・T塩基対を認識する。   An alkylating agent is a compound having a functional group that forms a covalent bond with DNA. Examples of the alkylating agent include chlorambucil (sometimes abbreviated as “Chb” in this specification), duocarmycin, seco-CBI (1-chloromethyl-5-hydroxy-1, 2-dihydro-3H-benzo [e] indole), pyrrolobenzodiazepine, nitrogen mustard and the like. When conjugating seco-CBI to PI polyamide, an indole may be inserted between PI polyamide and seco-CBI. In a complex of PI polyamide, indole and seco-CBI (hereinafter also referred to as “conjugate”), the indole moiety is paired with two P or I units, the indole / I pair is CG base pair, indole The / P pair recognizes T · A base pairs or A · T base pairs.

遺伝子発現を活性化する物質または遺伝子発現を抑制する物質と、PIポリアミドとのコンジュゲートは、常法により行うことができる(例えば、J. Am. Chem. SOC. 1995, 117, 2479-2490参照)。上記物質は、PIポリアミドのN末端、C末端、またはγリンカー部位に、直接結合してもよいし、リンカーを介して結合してもよい。リンカーとしては、上記物質の作用を妨げず、かつPIポリアミドのDNA配列認識を妨げないものであれば特に限定されないが、例えば、アミド結合、ホスホジスルフィド結合、エステル結合、配位結合、またはエーテル結合等そのもの、あるいはこれらの結合の1種類以上を形成する官能基を含む分子を例示することができる。「これらの結合の1種類以上を形成する官能基を含む分子」は、PIポリアミドおよび/または作用剤の末端部分と共に、アミド結合、ホスホジスルフィド結合、エステル結合、配位結合、およびエーテル結合等からなる群から選択される1種類以上の結合を形成する官能基を含む分子である。「これらの結合の1種類以上を形成する官能基を含む分子」はまた、アミド結合、ホスホジスルフィド結合、エステル結合、配位結合、およびエーテル結合等からなる群から選択される1種類以上の結合を1個以上含む分子であってもよい。好ましいリンカーとしては、アミド結合、またはアミド結合を形成する官能基を含む分子が挙げられる。   Conjugation between a substance that activates gene expression or a substance that suppresses gene expression and PI polyamide can be performed by a conventional method (see, for example, J. Am. Chem. SOC. 1995, 117, 2479-2490). ). The substance may be directly bonded to the N-terminal, C-terminal, or γ linker site of PI polyamide, or may be bonded via a linker. The linker is not particularly limited as long as it does not interfere with the action of the above substances and does not interfere with the DNA sequence recognition of PI polyamide. For example, an amide bond, phosphodisulfide bond, ester bond, coordination bond, or ether bond Or a molecule containing a functional group that forms one or more of these bonds. “Molecules containing functional groups that form one or more of these bonds” include amide bonds, phosphodisulfide bonds, ester bonds, coordination bonds, ether bonds, etc., together with the terminal portion of the PI polyamide and / or agent. A molecule containing a functional group that forms one or more bonds selected from the group consisting of: “Molecules containing functional groups that form one or more of these bonds” also include one or more bonds selected from the group consisting of amide bonds, phosphodisulfide bonds, ester bonds, coordination bonds, ether bonds, and the like. May be a molecule containing one or more. Preferred linkers include amide bonds or molecules containing functional groups that form amide bonds.

2.PIポリアミド化合物ライブラリーおよびPIポリアミド化合物群
本発明において「ピロール−イミダゾールポリアミド化合物ライブラリー」(以下、「PIポリアミド化合物ライブラリー」と略す)は、上記の遺伝子発現を活性化する物質および/または遺伝子発現を抑制する物質がコンジュゲートされたPIポリアミド化合物を含む化合物群である。したがって、本明細書において、「PIポリアミド化合物ライブラリー」を「ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群」(以下、「PIポリアミド化合物群」と略す)と記載する場合がある。
2. PI polyamide compound library and PI polyamide compound group In the present invention, “pyrrole-imidazole polyamide compound library” (hereinafter abbreviated as “PI polyamide compound library”) is a substance and / or gene that activates the above gene expression. It is a group of compounds including a PI polyamide compound conjugated with a substance that suppresses expression. Therefore, in this specification, the “PI polyamide compound library” may be referred to as a “pyrrole-imidazole polyamide compound group” (hereinafter abbreviated as “PI polyamide compound group”).

本発明において、PIポリアミド化合物群に含まれるPIポリミアド化合物のDNA配列認識部分は、任意に設計される。上記したとおり、PIポリミアドのDNA配列認識部分を構成するP、I、Hp、および/またはβアラニンによって形成される対の数は、2個以上であれば特に限定されないが、例えば3〜12個、好ましくは4〜10個、より好ましくは4〜8個である。本発明において、PIポリアミド化合物群に含まれる2種以上のPIポリミアド化合物は、同じ長さのDNA配列認識部分を有していてもよいし、異なる長さのDNA配列認識部分を有していてもよい。また、PIポリアミド化合物群に含まれるPIポリミアド化合物の種類は、2種以上であれば特に限定されず、DNA配列認識部分の長さ等の条件を考慮して適宜決定すればよい。例えば、PIポリアミド化合物群は、同じ長さのDNA配列認識部分を有し、かつ、各PIポリアミドが異なるDNA配列を認識する構成にするとよい。このような構成の場合、あらゆるDNA認識配列パターンを網羅する数のPIポリミアド化合物群とすることが可能になる。   In the present invention, the DNA sequence recognition portion of the PI polymiad compound contained in the PI polyamide compound group is arbitrarily designed. As described above, the number of pairs formed by P, I, Hp, and / or β-alanine constituting the DNA sequence recognition portion of PI polymiad is not particularly limited as long as it is 2 or more. , Preferably 4 to 10, more preferably 4 to 8. In the present invention, two or more kinds of PI polymiad compounds included in the PI polyamide compound group may have the same length of the DNA sequence recognition portion or different lengths of the DNA sequence recognition portion. Also good. Moreover, the kind of PI polymiad compound contained in a PI polyamide compound group will not be specifically limited if it is 2 or more types, What is necessary is just to determine suitably considering conditions, such as the length of a DNA sequence recognition part. For example, the PI polyamide compound group may have a DNA sequence recognition portion having the same length, and each PI polyamide may recognize a different DNA sequence. In the case of such a configuration, it is possible to obtain a number of PI polymiad compound groups covering all DNA recognition sequence patterns.

本発明において、PIポリアミド化合物群は、同一の物質がコンジュゲートされているが、DNA配列認識部分が異なる、2種以上のPIポリアミド化合物を含んでいてもよい。すなわち、該PIポリアミド化合物群に含まれる2種以上のPIポリミアド化合物は、互いに異なるDNA配列認識部分を有する以外は同じ構造を有していてもよい。好ましくは、PIポリアミド化合物群は、遺伝子発現を活性化する物質であって同一の物質がコンジュゲートされているが、DNA配列認識部分が異なる、2種以上の活性化ポリアミド化合物から構成されていてもよく、または、遺伝子発現を抑制する物質であって同一の物質がコンジュゲートされているが、DNA配列認識部分が異なる、2種以上の抑制化ポリアミド化合物から構成されていてもよい。さらに、PIポリアミド化合物群は、活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物の両方を含んでいてもよく、好ましくは、該活性化ポリアミド化合物と該抑制化ポリアミド化合物は互いに共通するDNA認識部分を有していてもよい。   In the present invention, the PI polyamide compound group may include two or more types of PI polyamide compounds in which the same substance is conjugated, but the DNA sequence recognition portions are different. That is, two or more kinds of PI polymer compounds included in the PI polyamide compound group may have the same structure except that they have different DNA sequence recognition portions. Preferably, the PI polyamide compound group is composed of two or more kinds of activated polyamide compounds which are substances that activate gene expression and are conjugated with the same substance but have different DNA sequence recognition portions. Alternatively, a substance that suppresses gene expression and is conjugated with the same substance, but may be composed of two or more types of suppressed polyamide compounds having different DNA sequence recognition portions. Furthermore, the PI polyamide compound group may include both an activated polyamide compound and an inhibited polyamide compound, and preferably, the activated polyamide compound and the inhibited polyamide compound have a DNA recognition portion common to each other. It may be.

3.スクリーニング方法
本発明では、1)上記PIポリアミド化合物群に含まれるPIポリアミド化合物で細胞を処理し、2)該処理によって細胞応答をもたらすPIポリアミド化合物を選択し、3)該選択されたPIポリアミド化合物が認識するDNA配列に基づいて、該細胞応答に関連する内在性制御因子を同定することにより、内在性制御因子をスクリーニングする。
3. Screening method In the present invention, 1) a cell is treated with a PI polyamide compound included in the above-mentioned PI polyamide compound group, 2) a PI polyamide compound that causes a cellular response by the treatment is selected, and 3) the selected PI polyamide compound. The endogenous regulator is screened by identifying the endogenous regulator associated with the cellular response based on the DNA sequence recognized by.

上記工程1)において、PIポリアミド化合物で処理する細胞は、疾患細胞、非疾患細胞、正常細胞、または幹細胞のいずれであってもよく、スクリーニングの目的に応じて適宜選択される。例えば、ある疾患に関連する内在性制御因子を同定したい場合は、当該疾患細胞を使用するのが好ましく、例えば、疾患モデル細胞が使用される。また、例えば、細胞分化に関連する内在性制御因子を同定したい場合は、幹細胞を使用するのが好ましい。幹細胞の代わりに、iPS細胞を用いることもできる。例えば、疾患とは無関係に何らかの内在性制御因子を同定したい場合は、非疾患細胞または正常細胞を使用することができる。疾患と無関係な内在性制御因子の例としては、限定するものではないが、例えば、アポトーシスを誘導する因子、iPS細胞誘導に促進的に働く因子等が挙げられる。   In the above step 1), the cells to be treated with the PI polyamide compound may be diseased cells, non-disease cells, normal cells, or stem cells, and are appropriately selected according to the purpose of screening. For example, when it is desired to identify an endogenous regulator associated with a certain disease, the disease cell is preferably used, and for example, a disease model cell is used. In addition, for example, when it is desired to identify an endogenous regulatory factor related to cell differentiation, it is preferable to use stem cells. IPS cells can also be used instead of stem cells. For example, non-disease cells or normal cells can be used if one wants to identify any endogenous regulators independent of the disease. Examples of endogenous regulatory factors unrelated to the disease include, but are not limited to, factors that induce apoptosis, factors that promote iPS cell induction, and the like.

本発明において使用される細胞は、好ましくは哺乳動物細胞であり、より好ましくはヒト由来の細胞である。また、本発明においては、初代培養細胞も使用できるが、好ましくは各種の樹立された細胞株が使用される。本発明において、非疾患細胞には、何の疾患にも罹患していない個体または組織由来の細胞、および目的の疾患には罹患していないが、その他のいずれかの疾患に罹患している個体または組織由来の細胞が包含される。   The cell used in the present invention is preferably a mammalian cell, more preferably a human-derived cell. In the present invention, primary cultured cells can also be used, but various established cell lines are preferably used. In the present invention, non-disease cells include cells derived from individuals or tissues not affected by any disease, and individuals not affected by the target disease but affected by any other disease Or tissue-derived cells are included.

上記工程1)の処理は、PIポリアミド化合物群の存在下で細胞を培養することによって実施することができる。すなわち、PIポリアミド化合物群に含まれる各PIポリミアド化合物の存在下において、細胞を同一条件で培養する。培養培地、培養温度等の培養条件は、使用する細胞の種類に応じて適宜決定することができる。培養時間は、いずれかのPIポリミアド化合物での処理によって何らかの細胞応答が生ずる時間であればよく、当業者が適宜決定することができる。   The treatment in the above step 1) can be carried out by culturing the cells in the presence of the PI polyamide compound group. That is, cells are cultured under the same conditions in the presence of each PI polymer compound contained in the PI polyamide compound group. Culture conditions such as culture medium and culture temperature can be appropriately determined according to the type of cells used. The culture time may be any time during which any cellular response is generated by treatment with any PI polymiad compound, and can be appropriately determined by those skilled in the art.

上記工程1)は、例えば、ウェルプレートを用いて実施することができる。ウェルプレートを用いる場合、1つのウェルに1種類のPIポリアミド化合物を添加し、各ウェルに細胞を添加し、培養する。PIポリアミド化合物を添加したウェルプレートの例を図1に示す。例えば、96ウェルプレートを用いる場合、最大96種類のPIポリアミド化合物を用いることができる。   The step 1) can be performed using, for example, a well plate. When using a well plate, one kind of PI polyamide compound is added to one well, and cells are added to each well and cultured. An example of a well plate to which a PI polyamide compound is added is shown in FIG. For example, when a 96-well plate is used, a maximum of 96 types of PI polyamide compounds can be used.

上記工程2)における、細胞応答をもたらすPIポリミアド化合物の選択は、他のPIポリミアド化合物での処理と比べて何らかの細胞応答を示しているPIポリミアド化合物を選択することによって行う。例えば、本発明のスクリーニング方法が図1に示されるようなウェルプレートを用いて実施される場合、各ウェルについて細胞応答の有無を調べ、細胞応答があったウェル中のPIポリアミド化合物を選択すればよい。   In the above step 2), the selection of a PI polymiad compound that brings about a cellular response is performed by selecting a PI polymiad compound that exhibits some cellular response compared to treatment with other PI polymiad compounds. For example, when the screening method of the present invention is carried out using a well plate as shown in FIG. 1, the presence or absence of a cellular response is examined for each well, and the PI polyamide compound in the well that has a cellular response is selected. Good.

さらに、必要により、本発明のPIポリアミド化合物ライブラリーで処理していない細胞や、または当該スクリーニングに疾患細胞を用いた場合は、非疾患細胞または正常細胞を対照として用いてもよく、かかる対照細胞と比べて何らかの細胞応答を示しているPIポリミアド化合物を選択してもよい。例えば、本発明のスクリーニング方法が図1に示されるようなウェルプレートを用いて実施される場合、同一の該ウェルプレートを2つ用意し、一方のウェルプレートの各ウェルには疾患細胞を添加し(以下、「試験プレート」という)、もう一方のウェルプレートの各ウェルには対照細胞を添加し(以下、「対照プレート」という)、該2つのプレートの各ウェルについて細胞応答の有無を調べ、試験プレートにおいて、対照プレートにおける対応するウェルと比べて細胞応答が示されたウェルのPIポリアミド化合物を選択してもよい。   Furthermore, if necessary, cells that have not been treated with the PI polyamide compound library of the present invention, or when disease cells are used for the screening, non-disease cells or normal cells may be used as controls, and such control cells. PI polymiad compounds exhibiting some cellular response compared to may be selected. For example, when the screening method of the present invention is carried out using a well plate as shown in FIG. 1, two identical well plates are prepared, and disease cells are added to each well of one well plate. (Hereinafter referred to as “test plate”), a control cell is added to each well of the other well plate (hereinafter referred to as “control plate”), and each well of the two plates is examined for the presence of a cellular response, In a test plate, a PI polyamide compound in a well that exhibits a cellular response relative to a corresponding well in a control plate may be selected.

本発明において、「細胞応答」とは、細胞が何らかの事象をもたらすことをいい、特に限定されない。細胞応答としては、例えば、細胞生存率、細胞増殖率、または特定の遺伝子もしくは特定のタンパク質の発現レベルの増加または減少、または細胞形態上の変化が挙げられる。特定の遺伝子および特定のタンパク質としては、例えば、疾患関連遺伝子、疾患関連遺伝子によってコードされるタンパク質(本明細書において、「疾患関連タンパク質」ともいう)、分化マーカー遺伝子、分化マーカー遺伝子によってコードされるタンパク質(本明細書において、単に「分化マーカー」ともいう)、アポトーシス関連遺伝子、アポトーシス関連遺伝子によってコードされるタンパク質等が挙げられる。ここで、「増加または減少」は、あるPIポリミアド化合物での処理が他のPIポリミアド化合物での処理と比べて細胞応答を増加または減少させたこと、あるPIポリミアド化合物での処理が本発明のPIポリアミド化合物ライブラリーで処理していない細胞と比べて細胞応答を増加または減少させたこと、および疾患細胞を用いた場合、あるPIポリミアド化合物での疾患細胞の処理が非疾患細胞または正常細胞を該PIポリミアド化合物で処理した場合と比べて細胞応答を増加または減少させたことのいずれも包含する。細胞形態上の変化は、あるPIポリミアド化合物で処理した細胞が他のPIポリミアド化合物で処理した細胞と比べて形態が変化すること、あるPIポリミアド化合物で処理した細胞が本発明のPIポリアミド化合物ライブラリーで処理していない細胞と比べて形態が変化すること、および疾患細胞を用いた場合、あるPIポリミアド化合物で処理した疾患細胞が該PIポリミアド化合物で処理した非疾患細胞または正常細胞と比べて形態が変化することのいずれも包含する。細胞形態上の変化の例としては、限定するものではないが、骨髄系の幼弱な細胞が分化する場合の、(アズール)顆粒の出現、核の分葉化、クロマチン凝集の変化等、およびリンパ球系細胞が分化する場合の、各細胞比率(N/C比)の増加、核の円形化等が挙げられる。   In the present invention, “cell response” means that a cell brings about some event, and is not particularly limited. A cellular response includes, for example, an increase or decrease in cell viability, cell proliferation rate, or expression level of a particular gene or protein, or a change in cell morphology. Examples of the specific gene and the specific protein include a disease-related gene, a protein encoded by a disease-related gene (also referred to as “disease-related protein” in this specification), a differentiation marker gene, and a differentiation marker gene. Examples include proteins (also referred to simply as “differentiation markers” in the present specification), apoptosis-related genes, proteins encoded by apoptosis-related genes, and the like. Here, “increase or decrease” means that treatment with a certain PI polymiad compound increased or decreased the cellular response compared to treatment with another PI polymiad compound, and treatment with a certain PI polymiad compound indicates that Increased or decreased cellular response compared to cells not treated with the PI polyamide compound library, and treatment of diseased cells with a PI polymiad compound resulted in treatment of non-disease or normal cells when diseased cells were used. It includes any increase or decrease in cellular response compared to treatment with the PI polymiad compound. The change in cell morphology is that cells treated with a certain PI polymiad compound change in shape as compared with cells treated with other PI polymiad compounds, and cells treated with a certain PI polymiad compound are not affected by the PI polyamide compound live of the present invention. Changes in morphology compared to cells not treated with rally, and when diseased cells are used, diseased cells treated with a PI polymiad compound are compared to non-disease cells or normal cells treated with the PI polymiad compound. Any change in form is encompassed. Examples of changes in cell morphology include, but are not limited to, the appearance of (azur) granules, nuclear fragmentation, changes in chromatin aggregation, etc. when young myeloid cells differentiate, and Examples include increase of each cell ratio (N / C ratio) and rounding of nuclei when lymphocyte cells differentiate.

上記疾患関連遺伝子とは、例えば、目的の疾患の既知の関連遺伝子である。疾患関連遺伝子としては、例えば、限定するものではないが、多くの癌腫におけるC−Myc遺伝子、腫瘍共通低酸素機構を制御する遺伝子HIF、CMLやPhALLの原因となるBCR−ABLヒュージョン遺伝子、膵癌、大腸癌におけるKras(変異)遺伝子、p53変異遺伝子、C−Myb遺伝子、C/EBPα遺伝子等が挙げられる。上記分化マーカー遺伝子としては、例えば、限定するものではないが、CD11b遺伝子、C/EBPα遺伝子、C−Myb遺伝子、PAX5遺伝子等が挙げられる。上記アポトーシス関連遺伝子としては、例えば、限定するものではないが、C−Myc遺伝子等が挙げられる。遺伝子発現レベルの増加または減少は、例えば、遺伝子発現レベルを定量または遺伝子がコードするタンパク質の発現レベルを定量することによって判断することができる。遺伝子発現レベルの定量は、当該分野で既知の方法によって行えばよく、例えば、リアルタイム定量PCR法によるmRNAの定量、ウェスタン・ブロット法によるタンパク質の定量等によって行うことができる。   The disease-related gene is, for example, a known related gene of the target disease. Examples of the disease-related gene include, but are not limited to, the C-Myc gene in many carcinomas, the gene HIF that controls the tumor hypoxia mechanism, the BCR-ABL fusion gene that causes CML and PhALL, pancreatic cancer, Examples thereof include Kras (mutation) gene, p53 mutation gene, C-Myb gene, C / EBPα gene and the like in colorectal cancer. Examples of the differentiation marker gene include, but are not limited to, CD11b gene, C / EBPα gene, C-Myb gene, and PAX5 gene. Examples of the apoptosis-related gene include, but are not limited to, a C-Myc gene. An increase or decrease in gene expression level can be determined, for example, by quantifying the gene expression level or quantifying the expression level of the protein encoded by the gene. The gene expression level may be quantified by a method known in the art, for example, mRNA quantification by a real-time quantitative PCR method, protein quantification by a Western blot method, or the like.

本発明のスクリーニング方法においては、複数の細胞応答に基づいてPIポリアミド化合物を選択してもよい。   In the screening method of the present invention, a PI polyamide compound may be selected based on a plurality of cellular responses.

上記工程3)では、上記選択されたPIポリミアド化合物が認識するDNA配列に基づいて、上記の細胞応答に関連する内在性制御因子を同定する。「内在性制御因子」とは、細胞に内在する標的遺伝子の発現を制御する因子を意味し、主にタンパク質とDNAとの結合を介して標的遺伝子の発現を制御する因子である。本発明において、内在性制御因子は、シスエレメントおよびトランス制御因子(転写因子)を包含する。シスエレメントは、PIポリミアドコンジュゲートが認識し、結合するDNA配列そのものである。トランス制御因子は、PIポリミアドコンジュゲートが結合するDNA配列(シスエレメント)に結合して転写を調節する因子である。   In the step 3), an endogenous regulatory factor related to the cellular response is identified based on the DNA sequence recognized by the selected PI polymiad compound. “Endogenous regulatory factor” means a factor that controls the expression of a target gene endogenous to a cell, and is a factor that regulates the expression of a target gene mainly through binding of a protein and DNA. In the present invention, endogenous regulatory factors include cis elements and trans regulatory factors (transcription factors). The cis element is the DNA sequence itself that is recognized and bound by the PI polymer ad conjugate. A transregulatory factor is a factor that regulates transcription by binding to a DNA sequence (cis element) to which a PI polymiad conjugate binds.

上記選択されたPIポリミアド化合物が認識するDNA配列は、上記の細胞応答に関連する内在性制御因子(シスエレメント)として同定される。さらに、工程3)では、上記選択されたPIポリミアド化合物が認識するDNA配列に基づいて、上記処理に供した細胞の遺伝子発現プロファイルから、上記の細胞応答に関連する内在性制御因子を同定してもよい。上記遺伝子発現プロファイルは、公知のものを利用することができる。種々の細胞の遺伝子発現プロファイルが公開されており、例えば、NCBI(National Center for Biotechnology Information)のデータベース、TRANSFAC、TFSEARCH、CorePromoter等を使用することができる。例えば、上記遺伝子発現プロファイルにおいて、上記選択されたPIポリミアド化合物が認識するDNA配列と同一の配列を含む内在性制御因子を検索し、それを上記の細胞応答に関連する内在性制御因子(シスエレメント)として同定するか、または上記選択されたPIポリミアド化合物が認識するDNA配列と同一の配列を含む配列に結合する内在性制御因子を検索し、それを上記の細胞応答に関連する内在性制御因子(転写因子)として同定する。さらに、上記選択されたPIポリミアド化合物で処理した細胞において、上記同定された転写因子の複数個のターゲット遺伝子の発現レベルをRT−PCR法によって定量することにより、実際に当該PIポリアミド化合物が内在性制御因子の代わりに働いているかどうかを確認することができる。また、上記同定された転写因子のConditional shRNAiベクターまたはConditional Over−expressionベクターを作成し、実際にPIポリミアド化合物による細胞応答との妥当性を検証することにより、目的の内在性制御因子を確定することが可能である。   The DNA sequence recognized by the selected PI polymiad compound is identified as an endogenous regulator (cis element) associated with the cellular response. Furthermore, in step 3), based on the DNA sequence recognized by the selected PI polymer compound, an endogenous regulatory factor related to the cellular response is identified from the gene expression profile of the cell subjected to the treatment. Also good. A known gene expression profile can be used. Gene expression profiles of various cells have been published, and for example, NCBI (National Center for Biotechnology Information) database, TRANSFAC, TFSEARCH, CorePromoter, etc. can be used. For example, in the gene expression profile, an endogenous control factor containing the same sequence as the DNA sequence recognized by the selected PI polymiad compound is searched, and the endogenous control factor (cis element associated with the cellular response is searched for. ) Or an endogenous regulator that binds to a sequence containing the same sequence as the DNA sequence recognized by the selected PI polymiad compound, and that is associated with the cellular response. Identified as (transcription factor). Furthermore, in the cells treated with the selected PI polymer compound, the expression level of the plurality of target genes of the identified transcription factor is quantified by RT-PCR, so that the PI polyamide compound is actually endogenous. You can see if it works instead of a control factor. In addition, by creating Conditional shRNAi vector or Conditional Over-expression vector of the above identified transcription factor, and verifying the validity of the cell response by the PI polymiad compound, the target endogenous regulator is determined. Is possible.

本発明のスクリーニング方法では、上記工程1)において、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを用いてもよい。好ましくは、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを構成するPIポリミアド化合物のDNA配列認識部分のパターンは、該2以上のライブラリー間で共通していている。すなわち、好ましくは、1のPIポリアミド化合物ライブラリーは、異なるDNA配列認識部分を有する2種以上のPIポリミアド化合物から構成されており、1のライブラリーに含まれるPIポリミアド化合物のDNA配列認識部分と同じDNA配列認識部分を有する、対応するPIポリアミド化合物が別のライブラリーにも存在する。また、好ましくは、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを構成するPIポリアミド化合物には、各ライブラリー内で同一で、かつ、ライブラリー間で異なる物質がコンジュゲートされている。さらに好ましくは、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーは、該ライブラリー間で共通する一連のDNA認識配列パターンをカバーしており、かつ、該2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを構成するPIポリアミド化合物は、各ライブラリー内で同一で、かつ、該ライブラリー間で異なる物質をコンジュゲートしている。例えば、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーは、1のライブラリーが1つのウェルプレートに含まれる2個以上のウェルプレートとして提供することができる。該2個以上のウェルプレートの例を図2−1および図2−2(以下、まとめて図2という)に示す。例えば、図2に示すように、各ウェルプレートの対応するウェルには、同じPIポリアミド部分(DNA認識部分)を有するPIポリアミド化合物を添加するのが好ましい(すなわち、図2において、ライブラリーIのウェル1−aに添加されるPIポリアミド化合物と、ライブラリーIIのウェル1−aに添加されるPIポリアミド化合物と、ライブラリーIIIのウェル1−aに添加されるPIポリアミド化合物は、同じPIポリアミド構造を有し、ウェル1−b〜ウェル12−hについても同様である)。また、図2に示すように、ウェルプレートに添加されるPIポリアミド化合物にコンジュゲートされている物質は、ウェルプレート毎に異なるが、同じウェルプレート内のウェルには同じ物質がコンジュゲートされたPIポリアミド化合物が添加されるのが好ましい(すなわち、図2において、ライブラリーIに添加されるPIポリアミド化合物は全て物質Xがコンジュゲートされており、ライブラリーIIに添加されるPIポリアミド化合物は全て物質Yがコンジュゲートされており、ライブラリーIIIに添加されるPIポリアミド化合物は全て物質Zがコンジュゲートされている)。   In the screening method of the present invention, two or more PI polyamide compound libraries may be used in the above step 1). Preferably, the pattern of the DNA sequence recognition part of the PI polymiad compound constituting two or more PI polyamide compound libraries is common between the two or more libraries. That is, preferably, one PI polyamide compound library is composed of two or more kinds of PI polymer compounds having different DNA sequence recognition parts, and the DNA sequence recognition part of the PI polymer compound contained in one library Corresponding PI polyamide compounds with the same DNA sequence recognition moiety are also present in other libraries. Preferably, the PI polyamide compounds constituting two or more PI polyamide compound libraries are conjugated with the same substance in each library and different between the libraries. More preferably, the two or more PI polyamide compound libraries cover a series of DNA recognition sequence patterns common between the libraries, and the PI polyamide compounds constituting the two or more PI polyamide compound libraries Are conjugated to the same substance in each library and different materials between the libraries. For example, a library of two or more PI polyamide compounds can be provided as two or more well plates in which one library is contained in one well plate. Examples of the two or more well plates are shown in FIGS. 2-1 and 2-2 (hereinafter collectively referred to as FIG. 2). For example, as shown in FIG. 2, it is preferable to add a PI polyamide compound having the same PI polyamide portion (DNA recognition portion) to the corresponding well of each well plate (ie, in FIG. The PI polyamide compound added to the well 1-a, the PI polyamide compound added to the well 1-a of the library II, and the PI polyamide compound added to the well 1-a of the library III are the same PI polyamide. The same applies to the well 1-b to the well 12-h). Further, as shown in FIG. 2, the substance conjugated to the PI polyamide compound added to the well plate is different for each well plate, but the PI in which the same substance is conjugated to the wells in the same well plate. It is preferred that a polyamide compound is added (ie, in FIG. 2, all PI polyamide compounds added to library I are conjugated with substance X, and all PI polyamide compounds added to library II are substances. Y is conjugated and all PI polyamide compounds added to library III are conjugated with substance Z).

例えば、限定するものではないが、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーの1のライブラリーが、図3−1の模式図で表されるようなAないしφで示される異なる種類のDNA配列認識部分を含み、かつ、SAHAがコンジュゲートされたPIポリアミド化合物の群から構成され、別のライブラリーが、同様にAないしφで示される異なる種類のDNA配列認識部分を含むが、SAHA以外の物質、例えば限定するものではないが、Chbまたはseco−CBI、がコンジュゲートされたPIポリアミド化合物の群から構成されていてもよい。   For example, but not limited to, one library of two or more PI polyamide compound libraries may be different types of DNA sequence recognition moieties indicated by A to φ as represented by the schematic diagram of FIG. 3-1. And is composed of a group of PI polyamide compounds conjugated with SAHA, and another library contains different types of DNA sequence recognition moieties, also denoted by A to φ, but substances other than SAHA, For example, but not limited to, it may be composed of a group of PI polyamide compounds conjugated with Chb or seco-CBI.

上記2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーは、2種以上の活性化ポリアミド化合物からなる2以上のライブラリーの組み合わせであって、各PIポリアミド化合物にコンジュゲートされた遺伝子発現を活性化する物質が各ライブラリー内で同一であり、かつ、該2以上のライブラリー間で異なる、ライブラリーの組み合わせであってもよい。図2を用いて説明すると、物質X、YおよびZがいずれも遺伝子発現を活性化する物質である場合である。また、上記2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーは、2種以上の抑制化ポリアミド化合物からなる2以上のライブラリーの組み合わせであって、各PIポリアミド化合物にコンジュゲートされた遺伝子発現を抑制する物質が各ライブラリー内で同一であり、かつ、該2以上のライブラリー間で異なる、ライブラリーとの組み合わせであってもよい。図2を用いて説明すると、物質X、YおよびZがいずれも遺伝子発現を抑制する物質である場合である。また、上記2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーは、2種以上の活性化ポリアミド化合物からなるライブラリーと2種以上の抑制化ポリアミド化合物からなるライブラリーの両方を含む組み合わせであってもよい。図2を用いて説明すると、例えば、物質XおよびYが遺伝子発現を活性化する物質であり、物質Zが遺伝子発現を抑制する物質である場合等である。   The two or more PI polyamide compound libraries are combinations of two or more libraries composed of two or more kinds of activated polyamide compounds, each of which activates gene expression conjugated to each PI polyamide compound. It may be a combination of libraries that are the same within a library and that differ between the two or more libraries. Explaining with reference to FIG. 2, the substances X, Y and Z are all substances that activate gene expression. Further, the two or more PI polyamide compound libraries are combinations of two or more libraries composed of two or more types of suppressed polyamide compounds, and a substance that suppresses gene expression conjugated to each PI polyamide compound. A combination with a library that is the same in each library and that is different between the two or more libraries may be used. Explaining with reference to FIG. 2, the substances X, Y, and Z are all substances that suppress gene expression. The two or more PI polyamide compound libraries may be a combination including both a library composed of two or more types of activated polyamide compounds and a library composed of two or more types of suppressed polyamide compounds. Referring to FIG. 2, for example, the cases where the substances X and Y are substances that activate gene expression, and the substance Z is a substance that suppresses gene expression.

好ましくは、上記工程1)において、活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物を含むPIポリアミド化合物群を用いてもよい。例えば、上記工程1)において、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーであって、該2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーのうち、少なくとも1つは、活性化ポリアミド化合物群からなるライブラリーであり、かつ、少なくとも1つは、抑制化ポリアミド化合物群からなるライブラリーである、2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを使用する。   Preferably, in the above step 1), a PI polyamide compound group including an activated polyamide compound and a suppressed polyamide compound may be used. For example, in the above step 1), two or more PI polyamide compound libraries, wherein at least one of the two or more PI polyamide compound libraries is a library comprising an activated polyamide compound group, and , At least one uses a library of two or more PI polyamide compounds, which is a library consisting of a group of suppressed polyamide compounds.

上記2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーは、限定するものではないが、例えば、活性化ポリアミド化合物群からなる1つのライブラリーと、抑制化ポリアミド化合物群からなる1つのライブラリーとからなる2つのPIポリアミド化合物ライブラリー、または活性化ポリアミド化合物群からなる2つのライブラリーと、抑制化ポリアミド化合物群からなる1つのライブラリーとからなる3つのPIポリアミド化合物ライブラリーであってもよい。   The above-mentioned two or more PI polyamide compound libraries are not limited, but, for example, two PIs consisting of one library consisting of an activated polyamide compound group and one library consisting of a suppressed polyamide compound group. It may be a polyamide compound library or three PI polyamide compound libraries consisting of two libraries consisting of activated polyamide compounds and one library consisting of suppressed polyamide compounds.

本発明のスクリーニング方法において2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを用いる場合、工程2)において、少なくとも2つのライブラリーにおいて細胞応答をもたらし、かつ、同一のDNA配列を認識するPIポリミアド化合物を選択する。好ましくは、少なくとも2つのライブラリーにおいて細胞応答をもたらし、かつ、互いに共通するDNA配列認識部分を有するPIポリアミド化合物を選択する。例えば、本発明のスクリーニング方法が図2に示されるようなウェルプレートを用いて実施される場合、各ウェルプレートの各ウェルについて細胞応答の有無を調べ、2以上のウェルプレートの対応するウェルにおいて細胞応答があった場合、当該ウェル中のPIポリアミド化合物を選択する(例えば、ライブラリーIのウェル1−bとライブラリーIIのウェル1−bにおいて何らかの細胞応答が検出された場合、各プレートのウェル1−bに添加されているPIポリアミド化合物を選択する)。   When two or more PI polyamide compound libraries are used in the screening method of the present invention, in step 2), PI polymiad compounds that cause cellular responses in at least two libraries and recognize the same DNA sequence are selected. Preferably, a PI polyamide compound is selected that produces a cellular response in at least two libraries and has a DNA sequence recognition moiety common to each other. For example, when the screening method of the present invention is carried out using a well plate as shown in FIG. 2, the presence or absence of a cellular response is examined for each well of each well plate, and the cells in the corresponding wells of two or more well plates If there is a response, select the PI polyamide compound in that well (eg, if any cellular response is detected in well 1-b of library I and well 1-b of library II, the wells of each plate The PI polyamide compound added to 1-b is selected).

本発明のスクリーニング方法において、活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物を含むPIポリアミド化合物群を用いる場合、工程2)において、相反する細胞応答をもたらし、かつ、同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物を選択する。好ましくは、相反する細胞応答をもたらし、かつ、互いに共通するDNA配列認識部分を有する活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物を選択する。例えば、本発明のスクリーニング方法において、活性化ポリアミド化合物ライブラリーと抑制化ポリアミド化合物ライブラリーの両方を含む2以上のPIポリアミド化合物ライブラリーを用いる場合、工程2)において、該2以上のライブラリーにおいて相反する細胞応答をもたらし、かつ、同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物を選択する。好ましくは、相反する細胞応答をもたらし、かつ、互いに共通するDNA配列認識部分を有する活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物を選択する。図2を用いて説明すると、例えば、物質XおよびYが遺伝子発現を活性化する物質であり、物質Zが遺伝子発現を抑制する物質である場合、ライブラリーIまたはIIのいずれかのウェルにおいて細胞応答が検出され、かつ、ライブラリーIIIの対応するウェルにおいて、ライブラリーIまたはIIにおいて検出されたのと相反する細胞応答が検出された場合、当該ウェル中のPIポリアミド化合物を選択する(例えば、ライブラリーIまたはIIのウェル1−bとライブラリーIIIのウェル1−bにおいて相反する細胞応答が検出された場合、各プレートのウェル1−bに添加されているPIポリアミド化合物を選択する)。好ましくは、ライブラリーIおよびIIのいずれかの対応するウェルにおいて細胞応答が検出され、かつ、ライブラリーIIIの対応するウェルにおいて、ライブラリーIおよびIIにおいて検出されたのと相反する細胞応答が検出された場合、当該ウェル中のPIポリアミド化合物を選択する(例えば、ライブラリーIおよびIIのウェル1−bとライブラリーIIIのウェル1−bにおいて相反する細胞応答が検出された場合、各プレートのウェル1−bに添加されているPIポリアミド化合物を選択する)。   In the screening method of the present invention, when a PI polyamide compound group including an activated polyamide compound and a suppressed polyamide compound is used, in step 2), an opposite cellular response is caused and the same DNA sequence is recognized and the DNA is recognized. An activated polyamide compound and an inhibited polyamide compound that can bind to the sequence are selected. Preferably, activated polyamide compounds and inhibited polyamide compounds are selected that produce conflicting cellular responses and have DNA sequence recognition moieties in common with each other. For example, in the screening method of the present invention, when two or more PI polyamide compound libraries including both an activated polyamide compound library and an inhibited polyamide compound library are used, in step 2), in the two or more libraries, An activated polyamide compound and a repressed polyamide compound are selected that produce conflicting cellular responses and are able to recognize and bind to the same DNA sequence. Preferably, activated polyamide compounds and inhibited polyamide compounds are selected that produce conflicting cellular responses and have DNA sequence recognition moieties in common with each other. Referring to FIG. 2, for example, when substances X and Y are substances that activate gene expression and substance Z is a substance that suppresses gene expression, cells in either well of library I or II If a response is detected and a cellular response is detected in the corresponding well of library III, as opposed to that detected in library I or II, a PI polyamide compound in the well is selected (eg, If conflicting cellular responses are detected in well 1-b of library I or II and well 1-b of library III, the PI polyamide compound added to well 1-b of each plate is selected). Preferably, a cellular response is detected in the corresponding well of either library I and II and a cell response is detected in the corresponding well of library III that is contrary to that detected in libraries I and II If so, select a PI polyamide compound in the well (eg, if opposing cell responses are detected in wells 1-b of library I and II and well 1-b of library III, Select PI polyamide compound added to well 1-b).

上記「相反する細胞応答」とは、例えば、限定するものではないが、遺伝子発現を活性化する物質がコンジュゲートされたPIポリアミド化合物ライブラリーに含まれるあるPIポリミアド化合物での処理がある細胞事象の増加をもたらし、遺伝子発現を抑制する物質がコンジュゲートされたPIポリアミド化合物ライブラリーに含まれる対応するPIポリミアド化合物での処理が同じ細胞事象の減少をもたらす場合をいう。このように、相反する作用を有する物質をコンジュゲートした、2種以上のPIポリミアド化合物を含むPIポリアミド化合物群を用いてスクリーニングすることにより、目的の内在性制御因子をより効率的に同定することができる。   The above-mentioned “reciprocal cellular responses” include, for example, but not limited to, cellular events in which there is a treatment with a certain PI polymiad compound contained in a PI polyamide compound library conjugated with a substance that activates gene expression. And treatment with a corresponding PI polymiad compound contained in a PI polyamide compound library conjugated with a substance that suppresses gene expression results in the same reduction in cellular events. Thus, by screening using a group of PI polyamide compounds containing two or more kinds of PI polymiad compounds conjugated with substances having conflicting actions, the target endogenous regulatory factor can be identified more efficiently. Can do.

本発明のスクリーニング方法によれば、疾患または細胞分化を制御する因子、あるいは他の有用な内在性制御因子をスクリーニングすることが可能である。例えば、本発明のスクリーニング方法により、細胞の増殖、疾患関連遺伝子または遺伝子群の発現、あるいは分化関連遺伝子または遺伝子群の発現を制御する内在性制御因子を同定することができる。   According to the screening method of the present invention, it is possible to screen for factors that control disease or cell differentiation, or other useful endogenous control factors. For example, the screening method of the present invention can identify an endogenous regulator that controls cell proliferation, expression of a disease-related gene or gene group, or expression of a differentiation-related gene or gene group.

本発明のスクリーニング方法によれば、いずれの疾患の内在性制御因子もスクリーニング可能であり、対象疾患としては、特に限定されない。例えば、各種の癌、神経変性疾患(アルツハイマー、パーキンソン病等)、代謝内分泌系疾患(糖尿病、高脂血症、高血圧症等)、ウイルス感染症(HIV等)等のあらゆる疾患が挙げられる。例えば、脂質関連の代謝疾患の場合、3T3−L1細胞株(細胞質内に脂肪酸誘導が可能)において上記PIポリアミド化合物群を用いてスクリーニングを行って、脂肪酸を増減させる代謝疾患制御因子を同定可能である。例えば、アルツハイマーの内在性制御因子をスクリーニングする場合は、上記PIポリアミド化合物群を用いて当該疾患細胞を処理し、タウ蛋白やベータアミロイド等の当該疾患関連遺伝子またはタンパク質の発現レベルを減少または増加させるPIポリミアド化合物を選択する。   According to the screening method of the present invention, an endogenous regulator of any disease can be screened, and the target disease is not particularly limited. For example, various diseases such as various cancers, neurodegenerative diseases (Alzheimer, Parkinson's disease, etc.), metabolic endocrine diseases (diabetes, hyperlipidemia, hypertension, etc.), viral infections (HIV, etc.) can be mentioned. For example, in the case of lipid-related metabolic diseases, screening can be performed using the above-mentioned PI polyamide compound group in the 3T3-L1 cell line (which can induce fatty acids in the cytoplasm) to identify metabolic disease control factors that increase or decrease fatty acids. is there. For example, when screening for an endogenous regulator of Alzheimer, the diseased cells are treated with the PI polyamide compound group, and the expression level of the disease-related gene or protein such as tau protein or beta amyloid is reduced or increased. A PI polymiad compound is selected.

例えば、本発明のスクリーニング方法を用いて癌の内在性制御因子をスクリーニングする場合、上記PIポリアミド化合物群で癌細胞を処理し、細胞生存率、細胞増殖率、または癌関連遺伝子もしくはタンパク質の発現レベルを増加または減少させるか、または培養中に細胞を死滅させるPIポリミアド化合物を選択する。例えば、該PIポリアミド化合物群が活性化ポリアミド化合物と抑制化ポリアミド化合物の両方を含む場合は、同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物であって、該活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物の一方が細胞生存率、細胞増殖率、または癌関連遺伝子もしくはタンパク質の発現レベルを増加させ、他方が細胞生存率、細胞増殖率、または癌関連遺伝子もしくはタンパク質の発現レベルを減少させるか、または培養中に細胞を死滅させるPIポリミアド化合物を選択する。   For example, when screening for an endogenous regulator of cancer using the screening method of the present invention, cancer cells are treated with the above-mentioned PI polyamide compound group, and cell viability, cell proliferation rate, or expression level of cancer-related gene or protein PI polymiad compounds that increase or decrease or kill cells in culture are selected. For example, when the PI polyamide compound group includes both an activated polyamide compound and an inhibited polyamide compound, the activated polyamide compound and the inhibited polyamide compound capable of recognizing and binding to the same DNA sequence One of the activated polyamide compound and the inhibited polyamide compound increases cell viability, cell proliferation rate, or expression level of a cancer-related gene or protein, and the other increases cell viability, cell proliferation rate, or cancer PI polymiad compounds are selected that reduce the expression level of the relevant gene or protein or kill the cells in culture.

例えば、本発明のスクリーニング方法を用いて細胞分化を制御する因子をスクリーニングする場合、上記PIポリアミド化合物群で幹細胞等の細胞を処理し、分化マーカー遺伝子または分化マーカーの発現レベル、細胞生存率または細胞増殖率を増加または減少させるか、または培養中に細胞を死滅させるPIポリミアド化合物を選択する。例えば、該PIポリアミド化合物群が活性化ポリアミド化合物と抑制化ポリアミド化合物の両方を含む場合は、同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物であって、該活性化ポリアミド化合物および抑制化ポリアミド化合物の一方が分化マーカー遺伝子または分化マーカーの発現レベル、細胞生存率または細胞増殖率を増加させ、他方が分化マーカー遺伝子または分化マーカーの発現レベル、細胞生存率または細胞増殖率を減少させるか、または培養中に細胞を死滅させるPIポリミアド化合物を選択する。例えば、KG1細胞(非常に幼弱な骨髄芽球性白血病細胞株)を用いて上記PIポリアミド化合物群でスクリーニングする場合、CD11b等の骨髄系成熟マーカーの発現レベルを増加させるPIポリアミド化合物、または細胞形態上の分化を表す顆粒が肉眼的に観察されるPIポリミアド化合物を選択する。例えば、臍帯血のCD34陽性幹細胞等の初代造血幹細胞を上記PIポリアミド化合物群で処理し、表面マーカー解析で、特定の細胞系(lineage)への分化を誘導するPIポリミアド化合物を選択することも可能である。   For example, when screening a factor that controls cell differentiation using the screening method of the present invention, cells such as stem cells are treated with the above-mentioned PI polyamide compound group, and the expression level of the differentiation marker gene or differentiation marker, cell viability or cell PI polymiad compounds that increase or decrease proliferation rate or kill cells during culture are selected. For example, when the PI polyamide compound group includes both an activated polyamide compound and an inhibited polyamide compound, the activated polyamide compound and the inhibited polyamide compound capable of recognizing and binding to the same DNA sequence One of the activated polyamide compound and the suppressed polyamide compound increases the expression level of the differentiation marker gene or differentiation marker, cell survival rate or cell proliferation rate, and the other increases the expression level of the differentiation marker gene or differentiation marker, PI polymiad compounds are selected that reduce cell viability or cell proliferation or kill cells during culture. For example, when screening with the above-mentioned PI polyamide compound group using KG1 cells (very weak myeloblastic leukemia cell line), a PI polyamide compound that increases the expression level of myeloid maturation markers such as CD11b, or cells A PI polymer compound is selected in which granules representing morphological differentiation are observed macroscopically. For example, it is possible to treat primary hematopoietic stem cells such as CD34 positive stem cells of umbilical cord blood with the above-mentioned PI polyamide compound group, and to select a PI polymiad compound that induces differentiation into a specific cell line (lineage) by surface marker analysis It is.

本発明のスクリーニングによって内在性制御因子を同定した後、該内在性制御因子(転写因子)のゲノム上の結合部位の同定、または該内在性制御因子(シスエレメント)のゲノム上の位置の同定や、PIポリミアド化合物が結合したDNA配列の決定を行ってもよく、当該分野で既知の方法、例えば、ChIP−Seq法、Chem−Seq法、ChIP−qPCR法、Bind n Seq法等によって行うことができる。   After identifying the endogenous regulator by the screening of the present invention, identification of the binding site on the genome of the endogenous regulator (transcription factor), or identification of the position of the endogenous regulator (cis element) on the genome, The DNA sequence to which the PI polymiad compound is bound may be determined by a method known in the art, for example, the ChIP-Seq method, the Chem-Seq method, the ChIP-qPCR method, the Bind n Seq method, etc. it can.

本発明のスクリーニングによって同定された転写因子および転写因子結合配列等の内在性制御因子は、疾患治療薬、例えば抗癌剤、または細胞分化制御剤(分化誘導剤、分化抑制剤)等の創薬ターゲットとすることができる。また、本発明のスクリーニング方法によって同定された内在性制御因子(シスエレメント)に結合するPIポリミアドと薬剤とのコンジュゲートを、疾患治療薬、例えば抗癌剤、または分化誘導剤等として用いることもできる。   Endogenous regulators such as transcription factors and transcription factor binding sequences identified by the screening of the present invention include drug therapeutic targets such as disease therapeutic agents, for example, anticancer agents, or cell differentiation regulators (differentiation inducers, differentiation inhibitors). can do. In addition, a conjugate of a PI polymiad that binds to an endogenous regulator (cis element) identified by the screening method of the present invention and a drug can also be used as a disease therapeutic agent such as an anticancer agent or a differentiation inducer.

4.PIポリアミド化合物ライブラリーのセット
本発明はさらに、上記のPIポリアミド化合物ライブラリーを2個以上組み合わせて含む、PIポリアミド化合物ライブラリーのセットを提供する。該PIポリアミド化合物ライブラリーのセットは、好ましくは、活性化ポリアミド化合物群からなるライブラリーおよび抑制化ポリアミド化合物群からなるライブラリーを含む。好ましくは、該PIポリアミド化合物ライブラリーのセットに含まれる各ライブラリーを構成するPIポリミアド化合物のDNA配列認識部分のパターンは、該ライブラリー間で共通していてもよい。
4). Set of PI polyamide compound library The present invention further provides a set of PI polyamide compound library comprising a combination of two or more of the above PI polyamide compound libraries. The set of PI polyamide compound libraries preferably comprises a library consisting of activated polyamide compounds and a library consisting of inhibited polyamide compounds. Preferably, the pattern of the DNA sequence recognition part of the PI polymiad compound constituting each library included in the set of PI polyamide compound libraries may be common between the libraries.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

実施例1:ラント関連転写因子(Runt-related transcription factor:RUNX)の同定
(1)PIポリアミド化合物ライブラリーの作成
イミダゾールを種々の位置に置くことによって、P、Iおよびβアラニンから形成される4つの対を含む32種のPIポリアミドを設計し、それらのN末端にβアラニンリンカーを介してスベロイルアニリドヒドロキサム酸(SAHA)をコンジュゲートしたPIポリミアド(以下、「SAHA−PIポリミアドコンジュゲート」ともいう)を合成した。SAHA−PIポリミアドコンジュゲートの合成は、Tetrahedron Letters 50 (2009) 7288-7292に記載の方法にしたがって行った。合成された32種のPIポリミアドコンジュゲート(A〜Zおよびα〜φ)を図3−1および3−2に示す。
Example 1 Identification of Runt-related Transcription Factors (RUNX) (1) Preparation of PI Polyamide Compound Library Formed from P, I and β-alanine by placing imidazole at various positions 4 32 types of PI polyamides containing two pairs were designed and PI polymiads conjugated with suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) via β-alanine linkers at their N-termini (hereinafter referred to as “SAHA-PI polymiad conjugates”). Was also synthesized. The synthesis of the SAHA-PI polymiad conjugate was performed according to the method described in Tetrahedron Letters 50 (2009) 7288-7292. The 32 kinds of PI polymer ad conjugates (A to Z and α to φ) synthesized are shown in FIGS. 3-1 and 3-2.

簡単に言うと、β−アラニンを結合したCLEAR−酸樹脂を用いるFmoc固相合成法による段階的反応によって、末端アミノ基を有するPIポリアミドを調製した。N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミンを加え、55℃で一晩処理して、固相上からのPIポリアミドの切り出しを行った。4−(8−メトキシ−8−オキソオクタンアミド)安息香酸を、アミノ安息香酸と8−クロロ−8−オキソオクタン酸メチルをカップリングによって調製し、ペンタフルオロフェニルジフェニルホスフィネート(FDPP)およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)を用いて活性化エステルに変換し、次いで、PIポリアミドとカップリングして、4−(8−メトキシ−8−オキソオクタンアミド)ベンゾイルがコンジュゲートしたPIポリアミドを製造した。次いで、該PIポリアミドコンジュゲートから、水/ジメチルホルムアミド(DMF)(1/1)中のヒドロキシルアミン溶液を用いるアミノ−脱アルコキシル化によって、SAHA−PIポリミアドコンジュゲートを調製した。粗生成物を逆相高速液体クロマトグラフィーで精製後、ESI−TOF MS(Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry)によって確認した。なお、試薬および溶媒は、標準的な供給元から入手し、さらに精製することなく使用した。ESI−TOF MS(Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry)は、Bio−TOF II(Bruker Daltonics)マススペクトロメ−ターで、陽イオン化モードを用いて行った。機械によるポリアミド合成は、コンピューター制御されたPSSM−8(Shimadzu)システムで行った。   Briefly, PI polyamides with terminal amino groups were prepared by a stepwise reaction by Fmoc solid phase synthesis using a CLEAR-acid resin linked with β-alanine. N, N-dimethyl-1,3-propanediamine was added and treated overnight at 55 ° C. to cut out the PI polyamide from the solid phase. 4- (8-Methoxy-8-oxooctanamido) benzoic acid was prepared by coupling aminobenzoic acid and methyl 8-chloro-8-oxooctanoate to produce pentafluorophenyldiphenylphosphinate (FDPP) and N, Conversion to the activated ester using N-diisopropylethylamine (DIEA), followed by coupling with PI polyamide, produced a PI polyamide conjugated with 4- (8-methoxy-8-oxooctanamido) benzoyl. . A SAHA-PI polymiad conjugate was then prepared from the PI polyamide conjugate by amino-dealkoxylation using a hydroxylamine solution in water / dimethylformamide (DMF) (1/1). The crude product was purified by reverse phase high performance liquid chromatography and then confirmed by ESI-TOF MS (Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry). Reagents and solvents were obtained from standard suppliers and used without further purification. ESI-TOF MS (Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry) was performed using a Bio-TOF II (Bruker Daltonics) mass spectrometer using a positive ionization mode. Mechanical polyamide synthesis was performed on a computer controlled PSSM-8 (Shimadzu) system.

(2)骨髄性白血病細胞における内在性制御因子のスクリーニング
上記(1)で調製したSAHA−PIポリミアドコンジュゲートライブラリーの各SAHA−PIポリミアドコンジュゲート20μMで、ヒト骨髄性白血病細胞MV4−11細胞[ATCC(American Type Culture Collection, USA)から入手]を12時間処理した。処理後の細胞から全RNAを抽出し、リアルタイム定量PCR(qRT−PCR)により、RUNX1標的遺伝子IL3、CSF2およびCSF2RBの発現量を定量した。対照としてDMSOで処理した細胞を用い、各処理細胞で得られた値をDMSO処理細胞の値に対して標準化した(n=3)。なお、RUNX1は、急性骨髄性白血病1タンパク質(AML1)としても知られ、血液関連遺伝子および造血幹細胞関連遺伝子の発現を制御する転写因子である。
(2) Screening of endogenous regulators in myeloid leukemia cells Human myeloid leukemia cell MV4 with 20 μM of each SAHA-PI polymer conjugate library prepared in (1) above. -11 cells [obtained from ATCC (American Type Culture Collection, USA)] were treated for 12 hours. Total RNA was extracted from the treated cells, and the expression levels of RUNX1 target genes IL3, CSF2, and CSF2RB were quantified by real-time quantitative PCR (qRT-PCR). As a control, cells treated with DMSO were used, and the value obtained with each treated cell was normalized to the value of DMSO-treated cells (n = 3). RUNX1 is also known as acute myeloid leukemia 1 protein (AML1), and is a transcription factor that regulates the expression of blood-related genes and hematopoietic stem cell-related genes.

リアルタイム定量PCR(qRT−PCR)は、下記のように行った。全RNAをRNeasyミニキット(Qiagen)で単離し、Reverse scriptキット(TOYOBO)で逆転写してcDNAを生成した。リアルタイム定量ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、7500 Real−Time PCR System(Applied Biosystems)を用いて、製造者の指示書にしたがって実施した。結果は、GAPDHレベルに対して標準化した。相対的発現レベルは、2−ΔΔCt法を用いて算出した。qRT−PCRに用いたプライマーを表1に示す。   Real-time quantitative PCR (qRT-PCR) was performed as follows. Total RNA was isolated with the RNeasy mini kit (Qiagen) and reverse transcribed with the Reverse script kit (TOYOBO) to generate cDNA. Real-time quantitative polymerase chain reaction (PCR) was performed using a 7500 Real-Time PCR System (Applied Biosystems) according to the manufacturer's instructions. Results were normalized to GAPDH levels. The relative expression level was calculated using the 2-ΔΔCt method. Table 1 shows primers used for qRT-PCR.

結果を図4に示す。図4から明らかなように、特にSAHA−PIポリミアドコンジュゲートMがIL3、CSF2およびCSF2RBの発現量を増加させた。SAHA−PIポリミアドコンジュゲートM(以下、「コンジュゲートM」という)の認識配列は、5’−WGWGGW−3’(WはAもしくはTのいずれか)である。MV4−11細胞のNCBIデータベースにおいて、配列5’−WGWGGW−3’を検索した結果、該配列がRUNX1のコンセンサス結合配列であることが分かった。これにより、本発明のPIポリアミド化合物ライブラリーが内在性制御因子のスクリーニングに使用できることが確認された。   The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 4, in particular, the SAHA-PI polymer ad conjugate M increased the expression levels of IL3, CSF2, and CSF2RB. The recognition sequence of SAHA-PI polymiad conjugate M (hereinafter referred to as “conjugate M”) is 5′-WGGWGW-3 ′ (W is either A or T). As a result of searching for the sequence 5'-WGGWGW-3 'in the NCBI database of MV4-11 cells, it was found that the sequence was a consensus binding sequence of RUNX1. Thus, it was confirmed that the PI polyamide compound library of the present invention can be used for screening of endogenous regulators.

さらに、コンジュゲートMのDNA結合配列をBind−n−Seq法によって決定した。簡単に言えば、ビオチン標識したコンジュゲートM、および二本鎖ランダムオリゴヌクレオチドを合成し、ビオチン標識コンジュゲートMを二本鎖ランダムオリゴヌクレオチドに結合させた。ビオチン−ストレプトアビジン親和性精製により、コンジュゲートMが結合したDNAを濃縮した。濃縮されたDNAをPCRにより増幅し、配列決定した。その結果、コンジュゲートMが結合した配列が、「5’−TGTGGT−3’」であることが分かった。   Furthermore, the DNA binding sequence of conjugate M was determined by the Bind-n-Seq method. Briefly, biotin-labeled conjugate M and double-stranded random oligonucleotide were synthesized and biotin-labeled conjugate M was bound to double-stranded random oligonucleotide. Conjugate M-bound DNA was concentrated by biotin-streptavidin affinity purification. The concentrated DNA was amplified by PCR and sequenced. As a result, it was found that the sequence to which conjugate M was bound was “5′-TGTGGT-3 ′”.

(3)スクリーニング結果の確認
次に、4つのピロール−イミダゾール対の連続的な結合により、5’−TGTGGT−3’および5’−TGCGGT−3’のRUNXコンセンサス結合配列を特異的に認識するPIポリアミドを設計し、SAHAまたはクロラムブシル(Chb)をN末端に有するPIポリミアドコンジュゲート(SAHA−M’、SAHA−50、Chb−M’、Chb−50)を合成した(図5−1および図5−2)。ここで、SAHA−M’およびChb−M’は、5’−TGTGGT−3’を標的とし、SAHA−50およびChb−50は、5’−TGCGGT−3’を標的とする。SAHA−PIポリミアドコンジュゲートの合成方法は上記と同様に行った。
(3) Confirmation of screening result Next, PI that specifically recognizes the RUNX consensus binding sequence of 5′-TGTGGT-3 ′ and 5′-TGCGGT-3 ′ by sequential binding of four pyrrole-imidazole pairs. Polyamides were designed to synthesize PI polymiad conjugates (SAHA-M ′, SAHA-50, Chb-M ′, Chb-50) with SAHA or chlorambucil (Chb) at the N-terminus (FIGS. 5-1 and Fig. 5-2). Here, SAHA-M ′ and Chb-M ′ target 5′-TGTGGT-3 ′, and SAHA-50 and Chb-50 target 5′-TGCGGT-3 ′. The method for synthesizing the SAHA-PI polymiad conjugate was performed in the same manner as described above.

クロラムブシル−PIポリミアドコンジュゲートの合成は次のように行った。Fmoc固相合成法による段階的反応によって、オキシム樹脂によって担持されたPIポリアミドを調製した。オキシム樹脂を有する生産物に、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン(1.0mL)を加え、45℃で3時間処理して、切り出しを行った。ろ過により樹脂を除き、残留物を最少量のジクロロメタン中に溶解し、ジエチルエーテルで洗浄して、59.6mgを得た。この粗化合物(59.6mg、48.1μmol)に、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)(300μL)中のクロラムブシル(32.6mg、107μmol)、PyBOP(ベンゾトリアゾール−1−イル−オキシ−トリス−ピロリジノ−ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート)(101mg、195μmol)、およびN,N−ジイソプロピルエチルアミン(100μL、581μmol)を加えた。反応混合物を室温で1.5時間インキュベートし、ジエチルエーテルおよびDMFで3回洗浄し、真空乾燥させた。該粗生成物を逆相フラッシュカラムクロマトグラフィー(0.1%トリフルオロ酢酸水溶液/MeCN)で精製した。凍結乾燥後、生成物を得た(30.2mg、19.8μmol)。   The synthesis of chlorambucil-PI polymiad conjugate was performed as follows. PI polyamides supported by oxime resin were prepared by stepwise reaction by Fmoc solid phase synthesis method. N, N-dimethyl-1,3-propanediamine (1.0 mL) was added to the product having an oxime resin, and the mixture was treated at 45 ° C. for 3 hours, and cut out. The resin was removed by filtration and the residue was dissolved in a minimum amount of dichloromethane and washed with diethyl ether to give 59.6 mg. To this crude compound (59.6 mg, 48.1 μmol) was added chlorambucil (32.6 mg, 107 μmol), PyBOP (benzotriazol-1-yl-oxy-tris-) in N, N-dimethylformamide (DMF) (300 μL). Pyrrolidino-phosphonium hexafluorophosphate) (101 mg, 195 μmol) and N, N-diisopropylethylamine (100 μL, 581 μmol) were added. The reaction mixture was incubated at room temperature for 1.5 hours, washed 3 times with diethyl ether and DMF and dried in vacuo. The crude product was purified by reverse phase flash column chromatography (0.1% aqueous trifluoroacetic acid / MeCN). The product was obtained after lyophilization (30.2 mg, 19.8 μmol).

SAHA−M’およびSAHA−50を用いて、上記(2)と同様にMV4−11細胞を処理して、骨髄性白血病の関連遺伝子IL3、CSF2およびCSF2RBの発現量を定量した。結果を図4に示す。図4から明らかなように、SAHA−M’およびSAHA−50は、コンジュゲートMと同様にIL3、CSF2およびCSF2RBの発現量を増加させた。   MV4-11 cells were treated with SAHA-M 'and SAHA-50 in the same manner as in (2) above, and the expression levels of myeloid leukemia related genes IL3, CSF2 and CSF2RB were quantified. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 4, SAHA-M ′ and SAHA-50 increased the expression levels of IL3, CSF2 and CSF2RB in the same manner as conjugate M.

5μMのChb−M’またはChb−50でMV4−11細胞を6時間処理し、処理後の細胞から全RNAを抽出し、上記(2)と同様にqRT−PCRにより、IL3、CSF2およびCSF2RBの発現量を定量した。対照としてDMSOで処理した細胞を用い、各処理細胞で得られた値をDMSO処理細胞の値に対して標準化した(n=3)。結果を図6に示す。図6から明らかなように、SAHA−PIポリミアドコンジュゲートとは反対に、Chb−M’およびChb−50は、IL3、CSF2RB、およびCSF2の発現を抑制した。   MV4-11 cells were treated with 5 μM Chb-M ′ or Chb-50 for 6 hours, total RNA was extracted from the treated cells, and IL3, CSF2 and CSF2RB were extracted by qRT-PCR as in (2) above. The expression level was quantified. As a control, cells treated with DMSO were used, and the value obtained with each treated cell was normalized to the value of DMSO-treated cells (n = 3). The results are shown in FIG. As is apparent from FIG. 6, contrary to the SAHA-PI polymiad conjugate, Chb-M ′ and Chb-50 suppressed the expression of IL3, CSF2RB, and CSF2.

さらに、コンジュゲートMの認識配列「5’−WGWGGW−3’」より該当転写因子候補と推測した転写因子RUNX1を特異的に抑制するために、常法によりRUNX1遺伝子をターゲットとするConditional shRNAiベクターを作成し、MV4−11細胞に該ベクターを導入した細胞増殖実験で、該細胞増殖が抑制されることが確認された。したがって、RUNX1が「5’−WGWGGW−3’」より適合する転写因子として確定できた。   Furthermore, in order to specifically suppress the transcription factor RUNX1 estimated as a candidate transcription factor from the recognition sequence “5′-WGGWGW-3 ′” of the conjugate M, a Conditional shRNAi vector targeting the RUNX1 gene is prepared by a conventional method. It was confirmed that the cell growth was suppressed by a cell growth experiment in which the vector was prepared and introduced into MV4-11 cells. Therefore, RUNX1 could be determined as a transcription factor more suitable than “5′-WGGWGW-3 ′”.

実施例2:特定の疾患細胞の増殖を制御する内在性制御因子の同定
実施例1に記載されたのと同様の方法で、クロラムブシル−PIポリミアドコンジュゲートのライブラリーを合成した。合成された16種のPIポリミアドコンジュゲート(Chb−A〜P)のPIポリアミド部分は、実施例1で合成されたSAHA−PIポリミアドコンジュゲートA〜PのPIポリアミド部分と同一である。
Example 2: Identification of endogenous regulators that control the growth of specific disease cells . A library of chlorambucil-PI polymiad conjugates was synthesized in a manner similar to that described in Example 1. The PI polyamide portion of the 16 synthesized PI polymer conjugates (Chb-A to P) is the same as the PI polyamide portion of the SAHA-PI polymer conjugate A to P synthesized in Example 1. is there.

正常乳腺細胞株(MCF10A)、トリプルネガティブ(TNBC)乳癌細胞株(MDA−MB−231)、前立腺癌細胞株(PC3)、腎癌細胞株(786O)、大腸癌細胞株(HCT116、LOVO)、スキルス胃癌細胞株(44As3)、胃癌細胞株(MKN7)、食道癌細胞株(TE11、TE5)、膵臓癌細胞株(panc1、AsPC1、MiaPaca2)、チロシンキナーゼ耐性慢性骨髄性白血病(TK耐性CML)細胞株(MyL−R)、MLL関連急性骨髄性白血病(MLL−AML)細胞株(MV4−11)、MLL−AML M細胞株(MV4−11R)、MDS−AML細胞株(MOLM13)、肺癌細胞株(RERF−LC−MS)、神経芽細胞種株(NB)、および悪性小児脳腫瘍細胞株(MRT−NS、MRT−yM)を各種Chb−PIポリミアドコンジュゲート5μMを含む培地中、37℃で2日間培養した。Chb−PIポリミアドコンジュゲートを含有しない培地中、同条件下で培養した場合の細胞増殖率を100として、各種Chb−PIポリミアドコンジュゲートの存在下における細胞増殖率を求めた。結果を図7に示す。   Normal breast cell line (MCF10A), triple negative (TNBC) breast cancer cell line (MDA-MB-231), prostate cancer cell line (PC3), renal cancer cell line (786O), colon cancer cell line (HCT116, LOVO), Skills gastric cancer cell line (44As3), gastric cancer cell line (MKN7), esophageal cancer cell lines (TE11, TE5), pancreatic cancer cell lines (panc1, AsPC1, MiaPaca2), tyrosine kinase resistant chronic myeloid leukemia (TK resistant CML) cells Strain (MyL-R), MLL-related acute myeloid leukemia (MLL-AML) cell line (MV4-11), MLL-AML M cell line (MV4-11R), MDS-AML cell line (MOLM13), lung cancer cell line (RERF-LC-MS), neuroblastoma cell line (NB), and malignant childhood brain tumor cell lines (MRT-NS, M RT-yM) was cultured at 37 ° C. for 2 days in a medium containing 5 μM of various Chb-PI polymiad conjugates. The cell growth rate in the presence of various Chb-PI polymiad conjugates was determined with the cell growth rate when cultured under the same conditions in a medium containing no Chb-PI polymiad conjugates as 100. The results are shown in FIG.

図7の結果に基づき、細胞増殖率が特に低いChb−PIポリアミドコンジュゲートを選択した。次いで、選択したPIポリミアドコンジュゲートの結合配列をBind−n−Seq法により決定するか、または当該細胞の遺伝子発現プロファイルにおいて当該コンジュゲートのDNA認識配列を検索することにより、当該癌の内在性制御因子が同定される。また、多くの癌細胞において細胞増殖率を減少させるChb−PIポリアミドコンジュゲートを選択することにより、幅広い種類の癌に関与する内在性制御因子を同定することができる。   Based on the results of FIG. 7, Chb-PI polyamide conjugates with particularly low cell growth rates were selected. Subsequently, the binding sequence of the selected PI polymiad conjugate is determined by the Bind-n-Seq method, or the DNA recognition sequence of the conjugate is searched in the gene expression profile of the cell, thereby allowing the endogenous cancer to exist. Sex control factors are identified. In addition, endogenous regulators involved in a wide variety of cancers can be identified by selecting Chb-PI polyamide conjugates that reduce the cell growth rate in many cancer cells.

本発明によれば、遺伝子発現を活性化する物質または遺伝子発現を抑制する物質がコンジュゲートしたPIポリミアド化合物ライブラリーを用いることにより、癌等の各種疾患を制御するDNA配列(シスエレメント)、および当該配列に結合する内在性転写制御因子の候補を簡便に同定することが可能である。このような内在性制御因子は、耐性が出現しにくい革新的な分子標的薬の創薬ターゲットとして利用することができる。また、本発明の方法は、各種疾患だけでなく、各種幹細胞等から特定の細胞系譜への分化制御に関わる新たな因子の同定にも適用できる。また、本発明のスクリーニング方法により同定した内在性転写制御因子が結合する配列を標的とするPIポリミアドコンジュゲートを抗癌剤、各種疾患治療用医薬、細胞分化制御剤等として使用することもできる。   According to the present invention, DNA sequences (cis elements) that control various diseases such as cancer by using a PI polymer compound library conjugated with a substance that activates gene expression or a substance that suppresses gene expression, and Candidates for endogenous transcription factors that bind to the sequence can be easily identified. Such an endogenous regulator can be used as a drug discovery target of an innovative molecular target drug in which resistance hardly appears. Further, the method of the present invention can be applied not only to various diseases but also to identification of new factors related to differentiation control from various stem cells or the like to specific cell lineages. In addition, PI polymiad conjugates that target sequences to which endogenous transcriptional regulatory factors identified by the screening method of the present invention can be used as anticancer agents, drugs for treating various diseases, cell differentiation regulators, and the like.

Claims (12)

1)遺伝子発現を活性化する物質または遺伝子発現を抑制する物質と複合体を形成しており且つDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる、ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群に含まれるポリアミド化合物で細胞を処理する工程、
2)工程1)の処理によって細胞応答をもたらす前記ポリアミド化合物を前記ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群の中から選択する工程、および
3)工程2)で選択された前記ポリアミド化合物が認識するDNA配列に基づいて、該細胞応答に関連する内在性制御因子を同定する工程
を含む、内在性制御因子のスクリーニング方法。
1) pyrrole-imidazole polyamide compound group that forms a complex with a substance that activates gene expression or a substance that suppresses gene expression and that can recognize and bind to the DNA sequence Treating cells with a polyamide compound;
2) a step of selecting the polyamide compound that brings about a cellular response by the treatment in step 1) from the pyrrole-imidazole polyamide compound group, and 3) based on the DNA sequence recognized by the polyamide compound selected in step 2). A method for screening an endogenous regulator, comprising the step of identifying an endogenous regulator associated with the cellular response.
前記ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群は、遺伝子発現を活性化する物質と複合体を形成している活性化ポリアミド化合物および遺伝子発現を抑制する物質と複合体を形成している抑制化ポリアミド化合物を含み、
前記工程2)において、相反する細胞応答をもたらし且つ同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる前記活性化ポリアミド化合物および前記抑制化ポリアミド化合物を前記ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群の中から選択する、
請求項1記載の方法。
The pyrrole-imidazole polyamide compound group includes an activated polyamide compound that forms a complex with a substance that activates gene expression, and a suppressed polyamide compound that forms a complex with a substance that suppresses gene expression,
In the step 2), the activated polyamide compound and the inhibitory polyamide compound capable of producing a reciprocal cellular response and recognizing and binding to the same DNA sequence are classified into the pyrrole-imidazole polyamide compound group. Choose from,
The method of claim 1.
前記相反する細胞応答をもたらし且つ同一のDNA配列を認識して該DNA配列に結合することができる前記活性化ポリアミド化合物および前記抑制化ポリアミド化合物が、互いに共通するDNA配列認識部分を有する、請求項2に記載の方法。   The activated polyamide compound and the repressed polyamide compound capable of causing the conflicting cellular responses and recognizing and binding to the same DNA sequence have a DNA sequence recognition portion common to each other. 2. The method according to 2. 前記工程3)において、前記工程2)で選択されたポリアミド化合物が認識するDNA配列と、前記工程1)に供した細胞の遺伝子発現プロファイルから、該細胞応答に関連する内在性制御因子を同定する、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。   In step 3), an endogenous regulatory factor related to the cellular response is identified from the DNA sequence recognized by the polyamide compound selected in step 2) and the gene expression profile of the cell subjected to step 1). The method of any one of Claims 1-3. 前記細胞応答が、細胞生存率、細胞増殖率、疾患関連遺伝子もしくは疾患関連タンパク質の発現レベル、または分化マーカー遺伝子もしくは分化マーカーの発現レベルの増加または減少、あるいは細胞形態上の変化である、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。   The cell response is an increase or decrease in cell viability, cell proliferation rate, expression level of a disease-related gene or disease-related protein, or expression level of a differentiation marker gene or differentiation marker, or a change in cell morphology. The method of any one of 1-4. 前記細胞が疾患細胞または幹細胞である、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the cell is a disease cell or a stem cell. 前記工程3)において、細胞の増殖、疾患関連遺伝子または遺伝子群の発現、または分化関連遺伝子または遺伝子群の発現を制御する内在性制御因子が同定される、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。   7. In the step 3), an endogenous regulator that controls cell proliferation, expression of a disease-related gene or gene group, or expression of a differentiation-related gene or gene group is identified. The method described. 疾患または細胞分化を制御する因子をスクリーニングするための、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。   The method of any one of Claims 1-7 for screening the factor which controls a disease or cell differentiation. 前記内在性制御因子がシスエレメントまたはトランス制御因子である、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the endogenous regulator is a cis element or a trans regulator. 前記遺伝子発現を活性化する物質がヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であり、前記遺伝子発現を抑制する物質がアルキル化剤である、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the substance that activates gene expression is a histone deacetylase inhibitor, and the substance that suppresses gene expression is an alkylating agent. 前記疾患が、癌、神経変性疾患、代謝内分泌系疾患、またはウイルス感染症である、請求項5〜10のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 5 to 10, wherein the disease is cancer, neurodegenerative disease, metabolic endocrine disease, or viral infection. 遺伝子発現を活性化する物質がコンジュゲートされたピロール−イミダゾールポリアミド化合物群からなるライブラリー、および遺伝子発現を抑制する物質がコンジュゲートされたピロール−イミダゾールポリアミド化合物群からなるライブラリーを含む、2以上のピロール−イミダゾールポリアミド化合物ライブラリーのセットであって、該ピロール−イミダゾールポリアミド化合物群が該2以上のライブラリー間で共通するDNA配列認識部分のパターンを含む、セット。   2 or more including a library composed of a pyrrole-imidazole polyamide compound group conjugated with a substance that activates gene expression and a library composed of a pyrrole-imidazole polyamide compound group conjugated with a substance that suppresses gene expression A set of pyrrole-imidazole polyamide compound libraries, wherein the pyrrole-imidazole polyamide compound group comprises a pattern of DNA sequence recognition moieties that are common between the two or more libraries.
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