アミン分子を結合する選択的ダブルクリックプローブの開発とドラッグ複合体の合成

• Project/Area Number: 20K15419
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 藤木 勝将 東京大学, アイソトープ総合センター, 助教 (70736991)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 理研クリック / ドラッグ複合体 / バイオコンジュゲーション / 6πアザ電子勘定反応 / 理研クリック反応 / アザ電子環状反応 / クリックケミストリー

Outline of Research at the Start

本研究では、フェニル基が結合した活性化された共役アルデヒドと、アルキル基が結合した共役アルデヒドにより構成されるジアルデヒドを開発し、反応速度の異なる理研クリックを実現する。これを用いて、生体分子の側鎖アミノ基と理研クリックを、続くドラッグ分子(抗腫瘍剤)のアミノ基とアザ電子環状反応を行い(ダブルクリック)、天然構造に直接クリック反応を行う高効率的なコンジュゲーションを実現する。この手法を用いて、生体分子(抗HER2抗体など)に、様々な抗腫瘍剤を導入して、ドラッグ複合体の網羅的合成を行う。さらにまずはRaji細胞やHeLa細胞などの細胞ベースでのがん治療効果を評価する。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、これまでに生体高分子のリジン残基側鎖のアミノ基に対して速やかに化学修飾できる理研クリックを用いて、タンパク質や抗体に対して様々な機能性分子を効率的に標識することに成功している。一方で、理研クリックのための不飽和アルデヒドに種々の機能性分子を導入する方法として、テトラジンとtrans-シクロオクテンを用いたクリック反応を用いていたが、反応性官能基を多く持つ機能性分子にそれらの官能基を導入する必要があった。また、テトラジンなどの官能基を数段階の合成にて調製する、もしくは高価な市販試薬を購入しなければならなかった。これらの課題を解決して理研クリックを用いた生体分子標識をより効率化することができると考えた。本研究では、まず二つの不飽和アルデヒドを持つクリック標識プローブを開発して、それを用いて二つの異なる反応性の理研クリックによる効率的なドラッグ-生体高分子複合体の合成を行う。さらに機能を評価し、実用性を示すことを目指す。
今年度の研究では、まず理研クリック不飽和アルデヒドと、よりマイルドな反応性の不飽和アルデヒドを結合した「ジアルデヒドプローブ」を設計し、合成を行った。具体的には、フェニル基を持つ不飽和アルデヒド(理研クリックアルデヒド)のアルコール体と、プロピル基を持つ不飽和アルデヒドのアルコール体をそれぞれ合成し、アジドとアルキンのクリック反応を用いてカップリングして、ジアルデヒド前駆体のジアルコールを得た。そして、これまで不飽和アルデヒドプローブの合成に用いてきたDess-Martin酸化を用いて、ジアルデヒドを合成することができた。また、フェニル基を持つ不飽和アルデヒドに関して、鈴木カップリング反応を用いる経路に改良することで、より量的合成に適したルートを確立することに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Toward Development of Practical Cancer Diagnostic and Therapeutic Molecule-Development of Efficient Click Reaction-Based Labeling Method and Radiotheranostics- (2021)
  • Author(s): Fujiki Katsumasa、Tanaka Katsunori
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 79 Issue: 7 Pages: 673-683
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.79.673
  • NAID: 130008062782
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Year and Date: 2021-07-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biomolecular labeling based on lysine-clickable 6π-azaelectrocyclization toward innovative cancer theranostics (2021)
  • Author(s): Fujiki Katsumasa、Tanaka Katsunori
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Volume: 42 Pages: 116238-116238
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2021.116238
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exploration of the Fluoride Reactivity of Aryltrifluoroborate on Selective Cleavage of Diphenylmethylsilyl Groups (2020)
  • Author(s): Fujiki Katsumasa、Tanaka Katsunori
  • Journal Title: European Journal of Organic Chemistry Volume: 2020 Issue: 29 Pages: 4616-4620
  • DOI: 10.1002/ejoc.202000707
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アルファ線がん治療実現のため211At標識抗体の実用的合成 (2020)
  • Author(s): 藤木勝将、田中克典
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会