製品情報

Tocris Bioscience 社 標的タンパク質分解ツール Active Degrader（PROTAC）

Tocris Bioscience 社（以下 Tocris 社）より販売されている Active Degrader（PROTAC）は、細胞内の標的タンパク質をノックダウンするための新しい技術を基盤とした製品です。ここでは、がん研究の分野で注目を集めつつある本製品の特長について解説します。

Active Degrader の基盤：UPS（ユビキチン-プロテアソームシステム）

細胞内には、不要なタンパク質を除去するために、複数個のユビキチンを付加することで標的タンパク質を標識して、プロテアソームを介してペプチドまで分解する効率的なシステムが存在します。これを UPS（ユビキチン-プロテアソームシステム）と呼びます。標的タンパク質のユビキチン化は、ユビキチン結合酵素 E1 リガーゼ、E2 リガーゼと E3 リガーゼの連続的な反応によって厳密に調節されています（図 1）。Active Degrader は、この UPS を利用して標的タンパク質を分解する画期的な製品です。

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図 1　標的タンパク質のユビキチン化機序
E3 リガーゼを介して、E2 リガーゼへ結合していたユビキチンが基質（標的タンパク質）へと転移し、プロテアソームが認識できる状態になる。

阻害剤に対する UPS の優位性

一般に、タンパク質代謝の制御にはインヒビターやアクチベーターなどの低分子化合物や抗体医薬品が用いられます。しかし、それらで制御できるのは代謝に関連するタンパク質のうち、わずか約 20% にとどまっています。 残り約 80% のタンパク質は、シグナル伝達に関与せず、酵素活性を持たないタンパク質です。そのため、これらのタンパク質に対するアプローチの方法がなく、有効な分子標的薬の開発は非常に難しいものとされていました。

しかし近年、UPS の応用によって、従来アプローチが困難だった残り約 80% のタンパク質を特異的に分解することが可能になりました。そのため、これらを創薬標的とした新規医薬品開発への期待が高まっています。

そこで Tocris 社では、そのような医薬品開発に先駆けた基礎研究を支援するためのツールとして、この原理を踏襲した Active Degrader の販売を開始しました。

構造と作用機序

Active Degrader は、①標的タンパク質に対するリガンドと、③E3 リガーゼに対するリガンドを、②クロスリンカーでつないだ構造です（図 2）。

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図 2　Active Degrader の構造

 

Active Degrader が、E3 リガーゼと目的タンパク質をつなぎ合わせることによって、目的タンパク質をポリユビキチン化し、プロテアソームによる消化を経て、ペプチド断片にまで分解します（図 3）。

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図 3　Active Degrader の作用機序
Adapted from Tinworth et al. MedChemComm. 2016, 7, p.2206-2216.

特長

  1. 利便性：低分子で細胞膜透過性があるため、トランスフェクションや発現ベクターを必要とせず、培地に添加するだけで細胞内に容易に取り込まれます。
  2. さまざまな細胞への汎用性：トランスフェクションが困難な細胞も含め、さまざまな細胞に対して使用することができます。
  3. 調節可能な持続時間：ウォッシュアウトによって投与前の状態に戻すことができるため、効果の持続時間を調整可能です。
  4. 少量での効果発揮：UPS は触媒作用のため、化学量論以下の濃度で使用可能です。

使用をお薦めする研究分野

  • がん、炎症、神経疾患などの薬理研究
  • エピジェネティクス研究
  • 再生医療研究
  • 医薬品化学、ケミカルバイオロジー研究

ユーザーの声

イェール大学のユーザーより、KRAS G12C に関連するがん研究の一環として、この変異タンパク質を Active Degrader（LC 2）によって特異的に分解した際の、使用感が寄せられています。

Development of a KRAS-Targeting PROTAC（tocris.com）

 

このように Active Degrader は、特にがん研究においてその有用性を発揮しています。

がん研究で有用な Active Degrader とその機能

現在販売している Active Degrader のうち、特にがん研究で有用と思われる製品と、それぞれの機能について例を示します。

がん研究に有用な製品例

化合物名メーカー
製品番号		容量目的タンパク質特長
MZ 1 6154 5 mg BRD4 BRD2 および BRD3 よりも BRD4 を選択的に分解します。AML 細胞株で強力な抗増殖および細胞毒性効果を示します。*
dBET1 6327 5 mg BET Bromodomains in vitro で癌細胞株の BET ブロモドメインを枯渇させ、ヒト AML 異種移植片を有するマウスで in vivo で MYC をダウンレギュレーションします。**
AT 1 6356 5 mg BRD4 BRD2 と BRD3 への作用はごくわずかで、BRD4 を選択的に分解します。最も選択的な BRD4 Degrader です。*
CM 11 6416 5 mg pVHL30 ロングフォームの VHL である pVHL30* において、自己分解を可能としたホモ型の PROTAC です。
TL 12-186 6524 5 mg Multikinase in vitro において種々のキナーゼを分解します。**
THAL SNS 032 6532 5 mg Cdk9 Cdk9 を強力かつ選択的に分解します。**
dTAG 13 6605 5 mg FKBP12F36V fusion proteins 変異型 FKBP12F36V 融合タンパクを分解します。ターゲットの検証を行う上での遺伝的方法に代わる方法です。
dBRD9 6606 5 mg BRD9 BRD9 を強力かつ選択的に分解します。**
dTRIM 24 6607 5 mg TRIM24 TRIM24 を分解します。MOLM-13 cells において抗増殖性を示します。**
ZXH 3-26 6713 5 mg BRD4 強力かつ選択的な BRD4 の Degrader。BRD2 と BRD3 の分解はそこまで大きく引き起こしません。**
TL 13-12 6744 5 mg Anaplastic lymphoma kinase (ALK) 選択的な ALK の Degrader。ALK 陽性がん細胞の増殖を抑制します。TL 13-112 (#6745) と比較して、Aurora A キナーゼよりも ALK に対して高い選択性を示します。**
TL 13-112 6745 5 mg ALK 選択的な ALK の Degrader。ALK 陽性がん細胞の増殖を抑制します。 **
dTAG-7 6912 5 mg FKBP12F36V fusion proteins 変異型 FKBP12F36V 融合タンパクを分解します。ターゲットの検証を行う上での遺伝的方法に代わる方法です。**
BSJ-03-123 6921 5 mg Cdk6 選択的な Cdk6 の Degrader。密接に関連している Cdk4 を分解することなく、Cdk6 のみを分解します。**
VZ 185 6936 5 mg BRD7/9 強力かつ選択的な BRD7/9 の Degrader。EOL-1、A-204 がん細胞に対して細胞毒性を示します。*
BSJ-04-132 6937 5 mg Cdk4 選択的な Cdk4 の Degrader。Molt-4 cells において Cdk4 を分解する際は、Cdk6 の影響を受けません。**
BSJ-03-204 6938 5 mg Cdk4/Cdk6 選択的な Cdk4/6 の Degrader で、細胞周期を G1 で止め、マントル細胞リンパ腫の細胞増殖を抑制します。**
CRBN-6-5-5-VHL 6948 5 mg Cereblon 強力かつ選択的な cereblon の Degrader で、細胞膜透過性があります。
aTAG 2139 6970 5 mg MTH1 fusion proteins 強力かつ選択的な MTH1 融合タンパクの Degrader で、in vitro でも in vivo でも使えます。
aTAG 4531 6971 5 mg MTH1 fusion proteins 強力かつ選択的な MTH1 融合タンパクの Degrader で、in vitro でも in vivo でも使えます。
NR 7h 7177 5 mg p38α/β 強力かつ選択的な p38α と p38β の Degrader で、in vitro でも in vivo でも使えます。

* ダンディー大学からのライセンスに基づいて販売しています。
** ダナ・ファーバー癌研究所からのライセンスに基づいて販売しています。

製品ラインアップは絶賛拡充中です。詳細は Web site をご参照ください。

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