核磁気共鳴（NMR）によるフラグメントベーススクリーニング（FBS）、インシリコ機械学習、創薬用細胞アッセイを統合して、pre-miRNAに作用する低分子化合物を探索、同定する技術プラットフォームを持つバイオベンチャー。炎症、自己免疫疾患、がん、感染症といった疾患領域に注力している。
背景とテクノロジー：
・マイクロRNA（miRNA）は真核生物の内因性非コードRNAで、約22塩基からなり、転写後遺伝子サイレンシング機能を持つ。1993年に線虫で初めて、発生の適切なタイミングに必須なmiRNAであるlin-4が発見された。しかし、2000年に線虫でlet-7が同定され、ヒトや他の二枚貝の動物にlet-7が保存されていることが判明するまで、科学界はこれらのRNAに十分な注意を払わなかった。この発見により、miRNAライブラリーは急速に拡大し、RNAの世界に大きな革命をもたらした。その後、何千ものmiRNAが同定され、オンラインmiRNAデータベースであるmiRBaseにアノテーションされている。2018年のmiRBaseリリースには、271種から38,589のmiRNA遺伝子座が見つかっており、そこから48,885の成熟miRNAを発現している。RNAディープシーケンスの開発と応用に伴い、新規miRNAの数は依然として増え続けている。
・miRNAの作用機序は、配列相補性により標的mRNAの3ʹ-UTRを認識し、ヌクレアーゼを動員してmRNAの発現を抑制する。miRNAの5ʹ末端の2〜8塩基はシード領域と呼ばれ、miRNAファミリー間で保存されており、標的の認識を司る。標的mRNAの運命は、miRNAとの相補性によって決まる。相補性が高ければmRNAの分解が起こり、相補性が低ければ標的mRNAの翻訳が妨げられる。
・バイオインフォマティクス解析により、ヒトのmRNAの約60%がmiRNAの標的として保存されていることが明らかになっている。さらに、1つのmiRNAが複数のmRNAを標的とすることができ、1つのmRNAが複数のmiRNAによって標的化されることもある。このように、細胞内のmiRNA-mRNAネットワークは非常に複雑であり、miRNAの影響を受けない発生過程や生理過程を見出すことも困難である。
・近年、ヒトの疾患、特にがんにおけるmiRNAの役割が広く探求されている。例えば、miR-221の過剰発現はDNA損傷誘導性転写物4（DDIT4）を標的として肝臓がん発がんに寄与し、miR-34はMETおよびBCL-2を標的として肺がんの進行を抑制する。ヒトの病気におけるmiRNAの役割の重要な発見は、結果として内因性miRNAを標的とした治療薬の開発を加速させることになった。細胞内に適切に導入されると内因性miRNAを抑制または置換できるオリゴヌクレオチドは、miRNAを標的とする最初の選択肢であり、肺がんやC型肝炎ウイルス（HCV）の治療のための臨床試験が行われている。しかしながら、オリゴヌクレオチドの送達効率の悪さ、組織への分布の悪さ、および重篤な副作用は、その治療的有用性を妨げている。さらに、内因性RNAは通常二次構造を形成しており、非構造領域を標的とする場合に最も効果的なアンチセンスオリゴヌクレオチドでは標的化しにくい。内因性miRNAを制御するためのオリゴヌクレオチドに代わるものとして、細胞への浸透性が良く、組織への分布が広い低分子化合物が有望視されている。RNAは長い間、低分子化合物の標的とはなり得ないと考えられてきたが、最近の研究では、ハイスループット・スクリーニングや適切な設計によって得られた低分子化合物がmiRNAを標的とできることが示されている。
・miRNAの生合成は、核内のRNAポリメラーゼII (Pol II) によるmiRNA遺伝子の転写から始まる。プライマリーmiRNA（pri-miRNA）と呼ばれる長いRNA転写物は、それ自身に折り返してヘアピン構造を形成し、Droshaによってさらに処理される。Droshaの2つのRNase IIIドメインがpri-miRNAの2本の鎖を切断し、前駆体miRNA (pre-miRNA) と呼ばれる約60-70 塩基の幹ループを生成する。遊離したpre-miRNAはExportin 5の働きで細胞質へ移行し、さらにDicerによって切断される。Dicerは2つのRNase IIIドメインを持つエンドヌクレアーゼであり、trans-activation response RNA binding protein (TRBP) と複合体を形成して pre-miRNA を処理する。pre-miRNA のループ付近の両鎖がDicerによって切断され、〜22塩基のmiRNA二重鎖が生成される。その後、ガイド鎖（miRNA）とパッセンジャー鎖（miRNA*）を含む二重鎖は、Argonaute 2（AGO2）たんぱく質にロードされてRNA-induced silencing complex（RISC）となる。パッセンジャー鎖を除去したRISCは、miRNAと標的mRNAの配列相補性により、標的mRNAの3ʹ-UTRに結合する。RISCの触媒エンジンはAGO2であり、mRNAの分解やmRNAの翻訳抑制を行う。
・miRNAに作用する低分子化合物を発見するために、いくつかのアッセイが開発されている。例えば、①酵素を介したmiRNAの成熟や機能を特異的に標的とするアッセイ
②miRNAの生合成経路を非偏的に標的とするように設計されたアッセイ
③バイオインフォマティクスの手法により、miRNAの二次構造を直接ターゲットとしたアッセイ
などがある。
①酵素を介したmiRNAの成熟や機能を特異的に標的とするアッセイ
DicerとAGO2はmiRNAの成熟と機能を司る重要な酵素であることから、Dicerを介したmiRNA成熟とAGO2を介したmiRNA機能をターゲットとする2つの酵素ベースのアッセイ
②miRNAの生合成経路を非偏的に標的とするように設計されたアッセイ
miRNAの生合成と機能には多くの段階と生体分子が関わっており、これらの段階に何らかの異常が生じると、miRNAの発現や機能に変化が生じる。内在性miRNAの活性を読み取ることができる生細胞アッセイを用いて、内在性miRNAを制御しうる低分子化合物を同定する。
③バイオインフォマティクスの手法により、miRNAの二次構造を直接ターゲットとしたアッセイ
miRNAを直接標的とする低分子化合物を合理的に設計するバイオインフォマティクス戦略が開発されている。例えば、低分子マイクロアレイを使用して、放射性同位元素で標識したRNAライブラリーをインキュベートし、その後、結合したRNAを分析、このスクリーニングにより、特定の低分子-RNAモチーフ相互作用の同時プロービングと同定が可能となる。得られたデータベースから、RNAモチーフと低分子の相互作用の特徴を得る統計的手法を開発する。このようにRNA二次構造を直接標的とする低分子化合物の予測に利用することができる。
・今回紹介するSaverna Therapeuticsは、核磁気共鳴（NMR）によるフラグメントベーススクリーニング（FBS）、インシリコ機械学習、創薬用細胞アッセイを統合して、pre-miRNAに作用する低分子化合物を探索、同定する技術プラットフォームを持つバイオベンチャーである。炎症、自己免疫疾患、がん、感染症といった疾患領域に注力している。
・上記FBSでは、ターゲットRNAに結合するフラグメント、あるいは結合しないフラグメントに関するNMRデータを用いて、RNAの近接したポケットに結合する2つのフラグメントを組み合わせたより大きな化合物を特定するためのモデルを作成する。
・Saverna Therapeutics独自のワークフローであるRiboSarでは、大量のデータで学習させた50以上の機械学習モデルを搭載し、Hit to Leadのプロジェクトやそれ以降の成功を予測することができる。さらに、ライブラリーの設計やレビュー、コレクション内の化合物のアノテーション、ヒット化合物の優先順位付けにも利用されている。
パイプライン：
・炎症プログラム
Hit to Leadステージ
・感染症プログラム
Hit化合物探索ステージ
・がんプログラム
Hit化合物探索ステージ
コメント：
・miR-122をターゲットとするアンチセンスオリゴヌクレオチドMiravirsenがC型肝炎治療薬候補として治験を行っているなど、miRNAをターゲットとした創薬は進んできている。核酸医薬品はDDSに課題があるため、適応できる疾患が限定される。低分子化合物は、生体内に広く分布することができるため、いろいろな疾患に用いることが可能となる。一方で、ターゲットとなるmiRNAに特異的に作用する低分子化合物を取得できるかどうかがハードルとなる。
キーワード：
・内在性マイクロRNA
・低分子化合物
・炎症
・がん
・感染症
免責事項：
正確な情報提供を心がけていますが、本内容に基づいた如何なるアクションに対してもケンは責任をとれません。よろしくお願いします。