June 2021

〈総THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

74―2

123（ 1 ）説〉―住木・梅澤記念賞受賞後の研究―
住木梅澤記念賞受賞後 25 年報告

ケミカルバイオロジー研究基盤としての化合物アレイ技術
長田裕之
理化学研究所環境資源科学研究センター（2021 年 1 月 23 日受付）
我々は，これまでに理化学研究所抗生物質研究室で収集してきた天然化合物およびその類縁体を基にして，理研天然化合物バンク（NPDepo）を設立した。NPDepo
ライブラリーの効率的活用法として，化合物アレイ法を確立し，目的タンパク質に結合する小分子（リガンド）のスクリーニングを行っている。本総説では，化合物アレイ法の技術開発とスクリーニング結果についてまとめた。

すという表現型スクリーニングで見出したもので

1. はじめにある 6,7）。Schreiber らは，免疫抑制剤 FK-506 の作
用機作を明らかにするために，FK-506 を担持し筆者が 1996 年に住木梅澤記念賞を受賞して 25

たアフィニティービーズを用いて，FK-506 の結年が経過しようとしている。受賞総説「Bioprobes

合タンパク質 FKBP を同定した 8）。同定された

for Investigating Mammalian Cell Cycle Control」 FKBP はプロリンシストランスイソメラーゼ活性を，1998 年の J. Antibiotics に執筆しているが 1）， を有していたが，FK-506 による酵素阻害活性と本稿では，受賞後の研究の中から，化合物アレイ

免疫抑制活性の関係性が十分にを説明できないこ

技術の開発とそれを用いた研究成果を中心に報告とから，さらに FK-506 と FKBP に結合するタンする。

パク質を探し，タンパク質脱リン酸化酵素の一種

ケミカルバイオロジーという名称は，以前からであるカルシニューリンを同定した 2）。すなわ

使われていたが，その研究が注目を引くように

ち，FK-506 と FKBP 複合体がカルシニューリン

なったのは，米国ハーバード大学の Schreiber グに結合して，そのタンパク質脱リン酸化酵素活性ループが発表した FK-506（現在の一般名タクロを阻害することを証明した。これらの研究によ以降

り，FK-506-FKBP 複合体がカルシニューリンをである。FK-506 は，もともと藤沢薬品工業（現・阻害すると，転写因子 nuclear factor of activated T

アステラス製薬）が，マウス混合リンパ球アッセ

cells（NFAT）の核内移行が阻害され，T 細胞抗原

イでインターロイキン 2（IL-2）の生産抑制剤を探

受容体の刺激などによって惹起される免疫反応がリムス）の標的同定に関する一連の研究

2–5）124（ 2 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

図 1. FK-506 の作用機作

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は，微生物から細胞内シグナル伝達阻害剤を見出すために，様々な工夫を重ねてユニークな表現型
スクリーニング系を構築し，新規阻害剤をポツリポツリと報告していた。ハイスループットスク
リーニングは，企業の研究者がやることで，我々には大規模な化合物ライブラリーもないし，できないことと思っていた。しかも，異分野の研究者
からは，いまだに古臭い抗生物質研究（見つかるかどうか分からない化合物を，昔ながらの力づくのスクリーニングで探すようなこと）をしている抑制される ，という複雑な制御機構が明らかに5）なった（図 1）。

のかと揶揄されることがあった。
このような状況下で，我々は，Schreiber らとは

当時，我々は，生物機能の探索針として有用な異なる天然化合物ライブラリーを構築すること，化合物をバイオプローブ（Bioprobe）と命名しその化合物を DNA マイクロアレイの様にチップ，Schreiber グループとは異なるアプローチ

上に固定化した化合物アレイを作ることを思いつでケミカルバイオロジー研究を行っていたが，上いた。チップに固定化した化合物とタンパク質の記の研究成果に感服した。我々は，微生物培養液

物理的な相互作用（結合力）を網羅的に解析するから細胞増殖因子の阻害剤を単離し，その作用標手法を確立できれば，それまでのスクリーニング

的が，受容体から転写因子までのどのステップをとは大きく異なる展開が期待できる。そんな矢阻害するのか，生化学的に解明しようとしていた

先， 1999 年 に MacBeath と Schreiber に よ っ て，が，アフィニティービーズを使って結合タンパク

様々な化合物をガラス基板に結合させた化合物ア質を同定する手法は大きな威力を発揮することにレイの論文を発表されてしまった 11）。

て

1,9）

気付かされた。
また，ケミカルバイオロジー研究で，複雑な生2. 化合物アレイとは物現象を解明するためには，低濃度で選択的な活性を示す優れた化合物が必要である。Schreiber グ

化合物アレイは，まずスライドガラス等の基板

ループの研究が成功を収めたのも，FK-506 とい

上に化合物をスポットして，化合物を何らかの方

う化合物の存在が大きい。その後，Schreiber 教授

法で基板上に固定化する。1 枚のスライドガラスとお会いした時に，彼は「微生物から興味ある化には，数千種類の化合物を固定化することができ合物が発見されるだろうが，その研究はあなたたるため，固定化された数千の小分子化合物に対す

ち日本人に任せる。私たちは，一つの酵素に対しるタンパク質の結合の有無を一度にアッセイするて阻害剤をスクリーニングして見つけるのではな

ことができる点が優れている。非常に処理能力がく，あらゆる酵素に対して阻害剤が見つけられる高いので超ハイスループットスクリーニングと言よ う，有 機 合 成 化 学 的 に 多 様 性 を 指 向 し たえる。また，他のアッセイ法の多くは，タンパクDiversity oriented synthesis（DOS） ラ イ ブ ラ

質の機能が分かった上で，小分子化合物を添加リーを構築して，ハイスループットスクリーニン

し，そのタンパク質の機能を阻害するかどうかをグを行うことにした」と言っていた。当時の我々検出するという研究手法であったが，化合物アレ10）June 2021

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125（ 3 ）イでは，タンパク質と小分子化合物との物理的相ことにより化合物を基板上に固定化する方法 13）

互作用を検出するため，機能未知のタンパク質にや，酸性官能基を有する化合物を，ジアゾベンジも適応できるという特長を持つ。つまり，原理的リデン基を利用して固定化する方法 14）を発表しにはいかなるタンパク質についても小分子化合物

た。これらの方法は，いずれも化合物が有する特のスクリーニングが可能であるということにな

定の官能基を利用して，基板上に形成した反応点る。

と共有結合させるものであった。
化合物の特定の官能基を利用して基板上に固定

3. 化合物アレイの作製法

化する手法は，化合物アレイ作製法として主流であったが，この手法では，化合物が特定の官能基

化合物アレイの作製においては，多種多様な構を有しているか，有していない場合は化合物に特造を有する化合物をいかに基板（ここではスライ定の官能基を導入しなければならない。さらに，

ドガラス）上に固定化するかが重要な問題であ

その官能基の近傍が標的タンパク質との相互作用る。

に必要な場合，本来結合すべきタンパク質と結合

MacBeath らが発表した論文では，基板にマレできない可能性があった。そこで，我々は化合物

イミド基を導入し，その上にチオール基を有するの官能基に依存しない基板への固定化法を模索し化合物をスポットし，化合物のチオール基とマレた。文献調査の結果，アリールジアジリン基にイミド基との共有結合を形成させることにより， 360 nm 付近の紫外線を照射して発生するカルベ
化合物を基板上に固定化した（図 2）。Schreiber グ

ン 種 を，化 合 物 と の 固 定 化 に 用 い る こ と に し

ループは，この他にもさまざまな化合物固定化法

た 15,16）。カルベン種は非常に反応性に富んでいるを開発している 12）。例えば，基板を塩化チオニル

ため，C–H 結合を含め様々な結合に挿入できるこで活性化し，水酸基を有する化合物を反応させるとが知られている。すなわち，特定の官能基に依図 2. ハーバード大学・Schreiber グループが開発した化合物アレイ作製法。ガラス基板にマレイ
ミド基，塩化チオニル基，ジアゾベンジリデン基を持たせて，それぞれに結合する官能基を有する化合物を結合させる方法。

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図 3. 理研・長田グループが開発した化合物アレイ作製法。triﬂuoromethylaryldiazirine を光照射することにより発生する carbene 種が，原理的にはいかなる有機化合物も補足する。また，一つの化合物にランダムな部位で結合するため，化合物と標的タンパク質との結合に必要な部位が残ることが期待できる。

存せず，原理的にはあらゆる有機化合物を同一ので，Ure2p 遺伝子をノックダウンすると複数の伝手法で基板に固定化することが可能である

17）

達経路が影響を受けた。しかし，Uretupamine B（図 3）。一般的に，有機化学者は，きれいな反応

は，Ure2p シグナルの中で Nil1 経路のみを抑制解（均一の合成産物が得られる反応）を目指してい除したので，Ure2p の新たな細胞内制御機能機構

るが，我々の研究はその逆で，一つの化合物がの解明に繋がった（図 4B）。小分子化合物が，タ様々な反応部位で基板に固定化できることがメ

ンパク質のある特定の機能のみを阻害できること

リットであった 18）。

を示した好例である。
この他にも，Schreiber グループは化合物アレイ

4. 化合物アレイを用いた海外での研究例

によって，酵母の転写因子 Hap3p の小分子リガン
ド Haptamide A20），Calmodulin の小分子リガンド

化合物アレイを用いたスクリーニングでは，米Calmoduphilin14），ヘッジホッグのホモログであ国の Schreiber らが先行していた。彼らは多様性

る ソ ニ ッ ク ヘ ッ ジ ホ ッ グ（Shh）に 結 合 す る志向型（DOS）ライブラリーとして 3,780 個の 1,3-

Robotnikinin21）などを見出している（図 5）。

ジオキサン化合物を合成し，それを固定化した化合 物 ア レ イ を 作 製 し，酵 母 由 来 の タ ン パ ク 質

5. 化合物アレイを用いた我々の研究成果

Ure2p の小分子リガンドとして Uretupamine A を見出した 19）。さらに，構造を最適化して A よりも従来のハイスループットスクリーニング系で，強 力 な Uretupamine B を 合 成 し た（図 4A）。 10 万化合物をスクリーニングするには，かなりのUretupamine B を 細 胞 に 添 加 す る と，細 胞 内 で

予算と労力を必要とする。化合物アレイ法では，Ure2p の 下 流 に 複 数 存 在 す る 伝 達 経 路 の 中 で一旦化合物をチップに固定化すれば，様々な種類

Nil1p 下流のグルコース感受性パスウェイが選択のタンパク質をチップに添加して，安価で迅速に的に活性化されることを報告した。Ure2p は転写

化合物とタンパク質との相互作用を検出すること

因 子 で あ る Nil1p や Gln3p の 機 能 を 抑 制 す る のができる。我々は，化合物アレイ技術にとって課

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127（ 5 ）図 4. A: 化合物アレイ法によるスクリーニングの例，B: スクリーニングで見出された化合物を用いた作用解析の例

図 5. ハーバード大学シュライバーグループが化合物アレイで見出した化合物題であった「いかにして多様な構造の化合物を簡ローチ）の方法を報告した 24）。この方法は，目的便にチップに固定化するか」を考え，官能基非依タンパク質に弱く結合する比較的小さな化合物

存的な固定化法という新たな発想でその問題を解 （フラグメント）を見出して，そのフラグメント同決した。さらに，目的タンパク質と赤色蛍光タン

士を繋ぎ合わせることによりさらに強く結合する

パク質（RFP）の融合タンパク質を発現するため化合物を取得する方法である。NMR の他にも，のカセットタイプの遺伝子ベクターを構築し， X- 線結晶構造や，質量分析によるフラグメント
多種多様な蛍光タンパク質ライブラリー

ベースアプローチも報告されている 25–27）。フラグ（図 6）。これらの技術（GLORIA）を作製した 22,23）

メントベースアプローチは，優れた方法ではある基盤構築により，様々なタンパク質に結合する小が，比較的多量の精製タンパク質を必要とする点

分子リガンドを見出すことができたので，以下が難点であった。

に，我々が行った研究成果の一部を紹介する。

そ こ で，我 々 は，フ ラ グ メ ン ト ベ ー ス ア プ
ローチを化合物アレイ上で行う手法（fragment

5-1. 実施例 1. フラグメントベースアプローチ

combination array; FCA 法）を開発した。一つのフ1996 年にアボット社の Shuker らが，NMR によラグメントを一つのスポットとしてアレイを作製

る構造活性相関研究（フラグメントベースアプ

した場合，フラグメントの分子量が小さいため，128（ 6 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

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図 6. 化合物アレイに用いる蛍光タンパク質ライブラリーの作製と実験法。目的タンパク質と赤色蛍光タンパク質（RFP）の融合タンパク質を作製するためのベクター（図左上）を構築
し，それをヒト腎細胞（HEK293T）にトランスフェクションしてライセートを調整した。
目的タンパク質を精製することなく，化合物アレイに添加してアレイ上で結合リガンドを簡便，迅速に検出することが可能。

標的タンパク質との親和性が弱いので，アレイをして用いられている 30）。我々は，Proof-of-concept

洗浄する過程でタンパク質と化合物の結合が乖離研究として，CAII 阻害剤のスクリーニングを実してしまうことが危惧された。そこで，FCA 法で施した。CAII は，阻害剤の構造活性相関研究や X

は，2 種類のフラグメントを混合してアレイ上の線結晶構造に関する情報が豊富にあるため，少数

同一スポットに固定化することにより，タンパクのフラグメントの組み合わせでも新規誘導体への質に対する親和性を増強させ，それらフラグメン

展開が可能であると考えたからである。まず，代トのペアを検出するという工夫をした。すでに表的な CAII 阻害剤の基本骨格であるスルホンア

我々は，上述の通り，化合物の固定化に光親和型ミドを有する化合物を母核フラグメントとした。

リンカーを使用し，細胞抽出液を用いたアッセイ

組み合わせる連結フラグメントは，1）分子量 350

系を確立していたので，FCA 法で容易にスクリー以下，2）良溶解性（ClogP＜3），3）構造多様性，

ニングを実施できた 28,29）。

の条件で選定した。本条件で選ばれた母核フラグ

炭酸脱水素酵素は，植物からヒトまで広く存在

メント A-E（D はコントロール）と連結フラグメする酵素であり，二酸化炭素を炭酸と重炭酸イオ

ント F1–F10 を混合した DMSO 溶液を調整し，化ンに変換，あるいはその逆反応を触媒する酵素で合物アレイにスポットした（図 7A）。その化合物ある。ヒトでは臓器によって異なる機能を有してアレイを RFP-CAII 過剰発現細胞抽出液とインいるが，重要な機能の一つとして，pH バランスのキュベートさせた後，最も強い蛍光シグナルが得制御が知られている。II 型炭酸脱水素酵素（CAII） られた組み合わせのフラグメントから，2 つのフの阻害剤であるアセタゾラミドは緑内障治療薬とラグメントの化学構造に基づいて，化合物 3 を合June 2021

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129（ 7 ）図 7. A: フラグメント組み合わせアレイ法（fragment combination array; FCA 法）。縦方向（A,B, C…）のスルホンアミドを有する母核フラグメントと横方向（F1, F2, F3…）の連結フラグメントを混合して，化合物アレイにスポットし，RFP-CAII との結合を測定した。ポジ
ティブコントロールは，アセタゾラミド。B: 2 種類のフラグメントの組み合わせで最も強い結合が見出された組み合わせ（母核フラグメント C と連結フラグメント F10）をもとにして，化合物 3 を合成した。

成した（図 7B）
。等温滴定型カロリメトリー（ITC） の Nature 誌に，カロリンスカ研究所の Gad らと，実験による化合物 3 の結合定数 Kd は 29 nM で， オーストリア科学アカデミーの Huber らが 2 報連

CAII 酵 素 活 性 阻 害 ア ッ セ イ に よ る IC50 値 は 48

報で，がん細胞における MTH1 の機能とその阻害

nM であり，実用化されているアセタゾラミド剤開発に関する論文を発表した 32, 33）。Gad らは，（Kd＝ 31 nM, IC50＝ 34 nM）と同等の阻害効果をがん細胞では細胞内に多くの活性酸素種（ROS）

示した （図 8）。

が発生するので，核酸合成に必要なヌクレオチド

29）

三リン酸（dNTP）が恒常的に酸化を受けていると

5-2. 実施例 2. MTH1 阻害剤のスクリーニング

考え，多くのがん細胞では 8-oxo-dGTP や 2-OH-

MTH1 は，細胞内で生じる異常酸化ヌクレオチ

dATP などの酸化ヌクレオチドを加水分解するたドを加水分解して，異常ヌクレオチドが DNA にめに MTH1 を高発現して，細胞死を回避している

取り込まれることを防ぐ酵素である 31）。2015 年と報告した（図 9）。そこで，彼らは強力な MTH1

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図 8. 化合物 3 とその類縁体の CAII 酵素阻害活性（IC50）と CAII との結合力（Kd）

阻害剤 TH287 の開発に成功し，TH287 は，正常細MTH1 阻害剤 NPD9948 を見出した（図 10）。とこ

胞には細胞毒性を示さずがん細胞選択的にアポろが，NPD9948 はサブ µM で MTH1 の酵素活性を

トーシスを起こすことを報告した。一 方， 示すにもかかわらず，HeLa 細胞に対する増殖阻

32）

Huber らは，RAS 依存性のがん細胞モデルを使っ害活性は極めて弱く，既知の MTH1 阻害剤 TH287て，SCH51344 と（S）-クリゾチニブを得て，そのとは傾向が異なった。そこで，NPD9948 と TH287

分子標的が MTH1 であることを報告した。ちなみの細胞増殖に及ぼす阻害作用（分子標的）を，我々に，（R）-クリゾチニブはキナーゼ阻害剤であり抗が開発した ChemProteoBase34）を用いて解析した。

体にはが ん 剤 と し て 使 用 さ れ て い る が，（R）

NPD9948 は DNA ダメージを誘導することが知ら

MTH1 の阻害活性はなかった

れている camptothecin や SCH51344 と同じクラス。

33）

実は，我々も MTH1 に興味を持っていたので， ターに分類された。それに対して，低濃度で細胞
上記の論文が発表される前から化合物アレイを用毒性を示した TH287 は，チューブリン阻害剤を含いて MTH1 阻害剤をスクリーニングしていた。理む ク ラ ス タ ー に 分 類 さ れ た（図 11）。そ こ で，研天然化合物バンク（NPDepo）の化合物ライブ

TH287 のチューブリン重合に及ぼす阻害活性を

ラリー約 3 万化合物の中から MTH1 と結合する化検討したところ，TH287 は in vitro でも細胞レベ合物として 21 種類のヒット化合物を得たが，構ルでも濃度依存的にチューブリン重合を阻害する

造的にも，活性的にも注目すべき化合物がなかっことが明らかになった。さらに Nature 論文では，たので，放置していた。しかし，上記の論文に刺使用した MTH1 の siRNA は，がん細胞に対して激 を 受 け て，21 種 類 の ヒ ッ ト 化 合 物 の 中 か ら

増殖阻害活性を示したと報告しているが，我々がNPD15095 に着目して，MTH1 阻害剤の研究を再用いた siRNA では，MTH1mRNA をノックダウン

開した。先ず，NPD15095 類縁体を揃えて MTH1

できたにもかかわらず HeLa 細胞の増殖に影響はに対する阻害活性を評価した。その結果，強力な認められなかった 35,36）。

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131（ 9 ）図 9. がん細胞で MTH1 が薬剤標的になる可能性を示した図

図 10. 我々が見出した MTH1 阻害剤と Nature 論文で報告された MTH1 阻害剤の比較。IC50 は酵素阻害濃度。

我々だけでなく，アストラゼネカ 37），MD アンについては疑問を呈している（https://cen.acs.org/のグループも，選択的か

articles/94/i10/Doubt-cast-cancer-drug-target-

ダーソンがんセンター

38）

つ強力な MTH1 阻害剤を見出したが，それらの阻MTH1.html）。

害剤はがん細胞の増殖に影響を与えなかったと報告している。さらに，遺伝学的に MTH1 をノック

6. まとめアウトしても，細胞死が起きなかったことから，

MTH1 を標的とするがん分子標的治療薬の可能性

筆者は，1992 年 4 月に理化学研究室抗生物質研

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図 11. ChemoProteoBase で分類された MTH1 阻害剤の標的。細胞毒性が弱い MTH1 阻害剤は，
DNA ダメージを誘導する化合物群として分類され，細胞毒性が強い MTH1 阻害剤は微小管阻害群に分類された。

究室の主任研究員となったが，その研究室は， どこからも研究費を受けたことがないので，研究2015 年 3 月に 60 有余年の歴史を閉じた。抗生物というより趣味と言える）。住木・梅澤記念賞受

質の研究には，微生物学，天然物化学，生化学な

賞後 25 年間で，ケミカルバイオロジー研究の推ど幅広い知識と経験が必要である。その観点か進を目的として，理研天然化合物バンクを設立

ら，「物質ハンティング」ではなく「抗生物質学研し，その化合物ライブラリーを活用した化合物ア

究」として，大学などで人材育成していたら，抗レイスクリーニングを実施した。趣味から研究に

生物質「学」研究室が，どこかの大学に残ったの移ってきたので，チーム体制を整えて実施した。

かもしれないが，筆者の知る限り，その名を標榜

本総説で，化合物アレイスクリーニングの応用例

した研究室は，世界中どこにもなくなってしまっを網羅することができなかったので，我々が本手たようだ。野山を歩き回って土拾いをして，新し法で見出した様々なタンパク質に結合する小分子い抗生物質を探すことは，筆者にとっては最も楽 （小分子リガンド）を表 1 にまとめた。
しい趣味であった（物質ハンティングに関して，

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表 1. 化合物アレイを用いて取得したタンパク質の阻害剤

133（ 11 ）134（ 12 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

表 1. 続き74―2

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謝辞

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135（ 13 ）Nature. 1990; 346: 671–4.
）
Osada H: Trends in bioprobe research.
9
本総説で述べた研究は，理化学研究所抗生物質
Bioprobes（ed. Osada H）, Springer 2000: 1–14.
研究室およびケミカルバイオロジー研究グループ
10）Schreiber SL: Target-oriented and diversityに所属した共同研究者によって行われたもので，
oriented organic synthesis in drug discovery.
Science. 2000; 287: 1964–9.
専任研究員の近藤恭光博士と川谷誠博士，テクニ
カルスタッフの本田香織さん，叶直樹博士（現・ 11） MacBeath G, Koehler AN, Schreiber SL:
Printing small molecules as microarrays and星薬科大学），清水史郎博士（現・慶應大学），宮detecting protein—Ligand interactions en
崎 功 博 士（現・大 鵬 薬 品 工 業），河 村 達 郎 博 士
masse. J Am Chem Soc. 1999; 121: 7967–8.
（現・ペプチドリーム）など，多くの方々にお世話 12）MacBeath G, Schreiber SL: Printing proteins as
microarrays for high-throughput functionになりました。
determination. Science. 2000; 289: 1760–3.
13）Hergenrother P, Depew K, Schreiber S: Small引用文献
molecule microarrays: Covalent attachment andscreening of alcohol-containing small molecules
1）Osada H: Bioprobes for investigating
on glass slides. J Am Chem Soc. 2000; 122:mammalian cell cycle control. J Antibiot. 1998;
7849–50.
51: 973–81.
）
Barnes-Seeman
D, Park SB, Koehler AN,
142）Liu J, Farmer J, Lane WS, Friedman J, Weissman
Schreiber SL: Expanding the functional group
I, Schreiber SL: Calcineurin is a common target
compatibility of small-molecule microarrays:of cyclophilin-cyclosporin A and FKBP-FK506
discovery of novel calmodulin ligands. Angew
complexes. Cell. 1991; 66: 807–15.
Chem Int Ed Engl. 2003; 42: 2376–9.
3）Schreiber SL: Chemistry and biology of）
Hatanaka
Y, Hashimoto M, Kanaoka Y: A novel
15
immunophilins and their immuno-suppressive
biotinylated
heterobifunctional cross-linking
ligands. Science. 1991; 251: 283–7.
reagent
bearingan aromatic diazirine. Bioorg
4）Liu J, Albers MW, Wandless TJ, et al.:Med Chem. 1994; 2: 1367–73.
Inhibition of T cell signaling by immunophilin）
Kanoh
N, Kumashiro S, Simizu S, et al.:16
ligand complexes correlates with loss of
Immobilizationof natural products on glass
calcineurin phosphatase activity. Biochemistry.
slides by using a photoaﬃnity reaction and the
1992; 31: 3896–901.
detection of protein-small-molecule5）Schreiber SL, Crabtree GR: The mechanism ofinteractions. Angew Chem Int Ed. 2003; 42:
action of cyclosporin A and FK506. Immunol
5584–7.
Today. 1992; 13: 136–42.
）
Kanoh
N, Nakamura T, Honda K, Yamakoshi H,
176）Kino T, Hatanaka H, Hashimoto M, et al.:IwabuchiY, Osada H: Distribution of photoFK-506, a novel immunosuppressant isolated
cross-linked
products from 3-aryl-3from a streptomyces. I. fermentation, isolation,
trifluoromethyldiazirines and alcohols.
and physico-chemical and biological
Tetrahedron. 2008; 64: 5692–8.
characteristics. J Antibiot. 1987; 40: 1249–55.
）
KanohN, Honda K, Simizu S, Muroi M, Osada
187）Kino T, Hatanaka H, Miyata S, et al.: FK-506, a
H: Photo-crosslinked small molecule aﬃnity
novel immunosuppressant isolated from amatrix for facilitating forward and reverse
streptomyces. II. immunosuppressive eﬀect ofchemical genetics. Angew Chem Int Ed. 2005;
FK-506 in vitro. J Antibiot. 1987; 40: 1256–65.
44: 3559–62.
8）Standaert RF, Galat A, Verdine GL, Schreiber）
Kuruvilla
FG, Shamji AF, Sternson SM,
19
SL: Molecular cloning and overexpression ofHergenrother
PJ, Schreiber SL: Dissecting
the human FK506-binding protein FKBP.
glucose signalling with diversity-oriented

136（ 14 ）THE JAPANESE JOURNAL OF ANTIBIOTICS

synthesis and small-molecule microarrays.
Nature. 2002; 416: 653–7.
20）Koehler AN, Shamji AF, Schreiber SL:
Discovery of an inhibitor of a transcription
factor using small molecule microarrays anddiversity-oriented synthesis. J Am Chem Soc.
2003; 125: 8420–1.
21）Stanton BZ, Peng LF, Maloof N, et al.: A small
molecule that binds Hedgehog and blocks its
signaling in human cells. Nat Chem Biol. 2009;
5: 154–6.
22）Miyazaki I, Simizu S, Osada H: The applicationof the chemical array for biological study.
Methods Mol Biol. 2010; 669: 95–107.
23）Osada H: Introduction of new tools for chemical
biology research on microbial metabolites.
Biosci Biotechnol Biochem. 2010; 74: 1135–40.
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74―2

June 2021

Chemical array method as a platform ofchemical biology research
Hiroyuki Osada
Chemical Biology Research Group,
RIKEN Center for Sustainable Resource Science
Twenty-five years ago, I received the Sumiki-Umezawa Memorial Award. As an award
winnerʼs paper, I wrote a review article entitled “Bioprobes for Investigating Mammalian Cell
Cycle Control” which was published in The Journal of Antibiotics in 1998. This time, I write aJapanese review article reporting the recent achievements of the Osada group and ourcollaborators.
We established the Natural Products Depository（NPDepo）in RIKEN and collected many
natural compounds. In order to utilize these valuable compounds eﬀectively, we developed a newscreening method, the chemical array method. The idea of the chemical array is based on theconcept of the DNA microarray, namely the chemical array keeps small molecular compounds
instead of DNA on a glass slide. We found that the chemical array is useful in detecting theinteraction of proteins with small molecules.
In this review article, the development of the chemical array method and screening results
are described.