代謝疾患関連シグナルの解析と創薬スクリーニングへの応用 ルシフェラーゼレポーター細胞を用いた代謝経路の解析

代謝機能障害関連脂肪肝炎（MASH）、肥満、糖尿病、その他の代謝性疾患の治療薬市場は、核レセプターである甲状腺ホルモンレセプターβ（TRβ）を標的とする治療法や、グルカゴン様ペプチド-1レセプター（GLP-1R）などのGタンパク質共役型レセプター（GPCR）を標的とする治療法の登場により、劇的に成長すると予想されています。
これらの研究分野における創薬開発を支援するため、BPS Bioscience社はTRβシグナル伝達を解析するためのTRβ-GAL4レポーター細胞株と、創薬スクリーニングと特性評価のためのGPCR/CREレポーター細胞を開発しました。実際、細胞ベースのアッセイは、創薬開発において不可欠であり、研究者は潜在的な薬剤候補の生物学的活性を評価し、生化学的アッセイでは見られない複雑なシステム内の潜在的な膜透過性の問題や干渉を見出すことができます。
誘導型レポーターアッセイは、機能的な生細胞において細胞シグナル伝達経路の研究に適した手法です。シグナル伝達経路特異的なプロモーターに応答する遺伝子の下流にルシフェラーゼレポーターを置くことで、シグナル伝達の活性を簡便かつ高精度に定量的に測定できます。これらのアッセイは、さまざまな細胞やシグナル伝達経路に適用可能であり、阻害または活性化作用を持つ化合物の大規模ライブラリーをハイスループットでスクリーニングできます。

GPCRは、多くの生物学的プロセスに関与する多数のメンバーからなるタンパク質ファミリーです。既存の薬剤の約50%がGPCRを標的としているため、GPCRは重要な治療の標的となっています。特にGLP-1Rアゴニストは、肥満治療薬として臨床使用が承認された時、この分野で大きな注目を集めました。

ホルモンやその類似体の刺激に応答してルシフェラーゼ発現を増大させるcAMP応答配列の制御下で、レセプターおよびルシフェラーゼレポーターを過剰発現するHEK293細胞株由来の3種類のシングルクローン細胞株を樹立しました。ルシフェラーゼ活性は簡便なルミノメーターを用いて測定可能で、その活性はレセプターの活性に比例します。3種類のレセプターは、GLP-1R（#78176）、GIPR（胃抑制ポリペプチドレセプター、#78589）、およびGCGR（グルカゴンレセプター、#82187）です。

これら3種類の細胞株は、細胞表面レセプターの刺激に応答して強力なルシフェラーゼシグナルを産生するため、候補分子のスクリーニングやEC₅₀の決定に最適です。

核内レセプターの多様な交差反応性は、他の核内レセプターからの干渉なしに新規の薬剤候補を検証することを困難にします。TRβ-GAL4ルシフェラーゼレポーターHEK293細胞株は、GAL4のDNA結合ドメイン（DBD）にヒト甲状腺ホルモンレセプターβのリガンド結合ドメイン（TRβ LBD、アミノ酸残基173-461）を融合させたタンパク質を恒常的に発現し、GAL4上流活性化配列（UAS）の制御下でホタルルシフェラーゼを発現する細胞株です。このシステムにより、他の核内レセプターとの交差反応性を抑えながら、甲状腺ホルモンによって誘導されるTRβ活性の特異的検出を実現しました。

ルシフェラーゼ活性は、ONE-Stepルシフェラーゼアッセイシステムを用いて定量しました。既製の細胞株に加え、アゴニストスクリーニングやIC₅₀測定に対応した、迅速かつ信頼性の高いスクリーニング／プロファイリングサービスも提供しています。また、ご希望の細胞株がカタログに見当たらない場合は、包括的な細胞株作製サービスも承っております。

細胞シグナル伝達は、生体機能に不可欠なさまざまな生理学的プロセスを制御しており、生物学において重要な役割を担っています。
細胞シグナル伝達は、ホルモン、成長因子、環境刺激などの外的要因を細胞が検知し、それに応答する複雑な情報伝達ネットワークを有しています。このシグナル伝達経路を理解することは、発生、恒常性、免疫応答および疾患の進行に関係したメカニズムを解明する上で不可欠です。このような複雑なネットワークを解析し、疾患メカニズムを理解するためには、遺伝子改変、生化学的アッセイ、細胞モデル、薬理学的解析などの技術が求められます。さらに、細胞シグナル伝達研究の進展は、新たな薬剤の標的を見出すことやさまざまな病態への効果的な治療法の開発につながるものと期待されています。BPS Bioscience社は、レポーター細胞株や細胞ベースのアッセイシステムの製品群を拡充し、研究の進展を支援しています。