Development of antioxidant that suppresses cytotoxicity during click chemistry in live cells

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K21363
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 安田 大輔 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 特任助教 (40736097)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: クリックケミストリー / 抗酸化剤 / 5-ヒドロキシオキシインドール / 細胞毒性 / プロオキシダント効果 / 銅

Outline of Annual Research Achievements

クリックケミストリーはケミカルライゲーション手法の中でも最も汎用されており、有機化学のみならず生化学や創薬へ盛んに応用されている。しかし触媒として用いられる銅の毒性によって生細胞系での適用には制限がある。本研究では我々が独自に抗酸化活性を見出した抗酸化剤5-ヒドロキシオキシインドールを用いてクリックケミストリー実行時の生細胞に対する毒性を軽減する手法を検討した。5-ヒドロキシオキシインドールは銅存在下で5 mMという高濃度まで単独でプロオキシダント (酸化促進) 効果を示さず、安全性の高い抗酸化剤であることが示された。次いで、クリックケミストリーに汎用されているリガンド (TBTA、(Bim)3H、THPTA) の銅存在下におけるプロオキシダント効果を評価したところ、TBTA及び(Bim)3Hのプロオキシダント効果は弱かったが、THPTAは強力なプロオキシダント効果を示した。このため生細胞におけるクリックケミストリーに関してTHPTAをリガンドとして用いるのは不適であることが示唆された。更に、5-ヒドロキシオキシインドールの細胞内取り込みを上げるために、ヒドロキシ基のエステル化によるプロドラッグ化を試み、それらのOVCAR5細胞に対する毒性を評価した。アセトキシ体は毒性を示さなかったが、オクタノイル体は有意な毒性を示した。そこで5-アセトキシオキシインドールとTBTA、銅、アスコルビン酸という系で、OVCAR5細胞におけるクリックケミストリー効率を、クリック反応によって蛍光を発するクマリン誘導体を用いて評価した。その結果、蛍光顕微鏡においてクリック反応の進行を確認し、さらに5-アセトキシオキシインドールを添加した場合では無添加の場合と比べて24時間後の細胞生存率が有意に上昇していることが示された。本研究の結果は生細胞内でのクリックケミストリーを行うにあたり有用な知見となる。