2017 Fiscal Year Annual Research Report
天然物を基盤とした次世代プロテアソーム阻害剤の創製研究
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17J03932
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
北畑 舜 北海道大学, 大学院生命科学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 創薬化学 / 有機化学 / 生理活性天然物 / プロテアソーム / 多発性骨髄腫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は難治性疾患である多発性骨髄腫治療薬の開発を目的として、１）標的酵素であるプロテアソームを選択的に阻害する天然物シリンゴリンAの構造活性相関研究を行った後、２）既存薬耐性多発性骨髄腫細胞に有効な高活性誘導体を創出し、３）得られた高活性誘導体に対してがん細胞選択的な輸送を可能にする低分子リガンドを導入する。
プロテアソーム阻害天然物シリンゴリンAは生物活性が薬剤として不十分であり、合成経路にも課題を残していることから、現在は独自の合成経路により誘導化することで効率的な創薬研究を進めている。筆者が開発したシリンゴリンA誘導体の合成法を用いて、環の大きさや二重結合の位置が異なる誘導体、その幾何異性体、側鎖誘導体を合成した。本合成経路に従い合成した誘導体についてプロテアソーム阻害活性とヒトがん細胞増殖抑制活性の評価を行った。また、プロテアソーム阻害活性発現の詳細について、合成した誘導体とプロテアソームを用いた反応速度論解析を行った。反応性に関しては環の歪みの解消によるoxa-Michael付加反応の反応性を反映しているものと考察し、側鎖部は認識の段階に大きく寄与していることが明らかとなった。以上の速度論解析結果に基づいて、さらに親和性の高い側鎖部の導入した結果、天然物の880倍の阻害活性を示す新規誘導体を見出すことに成功した。
本研究はこれまでで最も強い生物活性を有するプロテアソーム阻害剤を見出しただけでなく、詳細な速度論解析を行うことで今後の誘導体設計に活用可能な知見を得た点で重要な研究内容である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
筆者はシリンゴリンA誘導体の効率的な合成法の開発、及びその合成経路を活用した誘導体合成について、シリンゴリンA環状部誘導体の網羅的合成を計画しており、現在までに環状部の大きさや二重結合の位置が異なる誘導体、その幾何異性体、二重結合を単結合へ変換した誘導体の合成を完了した。さらに、シリンゴリンA側鎖部の誘導体に関しても同様に合成を完了しており、設計した誘導体を効率的に合成可能であることを示した。シリンゴリンの環状部に関してはこれまでに網羅的に合成された例はなく、本研究が初の報告である。
さらに、合成した誘導体についてプロテアソームとの反応速度論解析を行った。その結果、当初予想していなかった環状部と側鎖部の活性への影響を詳細に解析することができ、得られた情報を元に誘導体設計を行ったところ、小さな環状部と親和性の高い側鎖部の導入を行うことでこれまでで最も阻害活性の高いプロテアソーム阻害剤を見出すことに成功した。この結果は詳細な反応速度論解析を行うことで初めて可能になった薬剤設計であり、当初の計画よりも効率的に高活性誘導体を見出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの研究により、高活性プロテアソーム阻害剤を見出すことに成功したため、今後は多発性骨髄腫細胞株に対しての詳細な生物活性や標的選択性についての実験を行う。さらに、多発性骨髄腫において問題となる薬剤耐性を克服するため、これまで開発されていないプロテアソームの二つのサブユニットを同時に阻害する薬剤を独自に設計する。プロテアソーム阻害剤のサブユニット選択性はプロテアソームのS1ポケットが関与することが知られており、疎水性置換基を認識するサブユニットと塩基性置換基を認識するサブユニットが活性発現に重要であることから、現在までに見出した高活性誘導体の置換基をさらに変換し、これらのサブユニットに認識される阻害剤の開発を目指す。また、得られた誘導体の薬剤耐性多発性骨髄腫細胞株に対する増殖抑制活性を測定し、薬剤耐性を克服した高活性シリンゴリンA誘導体を見出す。その際に細胞内での標的選択性についても同時に評価していく予定である。
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Research Products
(4 results)
