2019 Fiscal Year Research-status Report
Elongation of half-life time of vitamin D receptor ligands: acquisition of metabolic resistance and development of selective inhibitors against inactivation enzyme of vitamin D
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18K06556
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
橘高 敦史 帝京大学, 薬学部, 教授 (00214833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高野 真史 帝京大学, 薬学部, 講師 (50386611)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ビタミンD / ビタミンD受容体 / ビタミンD誘導体合成 / フッ素化化合物 / 代謝抵抗性 / CYP24A1 / 骨形成作用 / 制がん作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は大きく2つある。第一に、活性型ビタミンD3誘導体として我々が見出した優れた骨形成作用を有するAH-1（2013年発表）および強力な制がん作用を有するMART-10（2003年発表）に対し、ビタミンD3特異的な不活性化酵素CYP24A1に対する代謝抵抗性の増強を獲得し、生物学的半減期を増長してそれぞれの薬理活性を強化する。これにはCYP24A1酵素による水酸化反応点にフッ素原子を導入する。第二に、ビタミンD3不活性化酵素CYP24A1の選択的阻害剤を設計・合成し、体内の活性型ビタミンD3やビタミンD医薬品の生物学的半減期を延長することにより、生理活性・薬理活性を間接的に強化する。第一の目的に対し、ビタミンD3側鎖26位、24位、23位に段階的にフッ素原子を導入し、酸化的な代謝不活性化を防止することとし、昨年度には26位ヘキサフルオロ化の簡便な改良合成法と23位フッ素化の前駆体となる立体選択的23位水酸化法を開発し、それぞれ論文発表した。
F. Kawagoe, T. Sugiyama, M. Uesugi, A. Kittaka. Recent developments for introducing a hexafluoroisopropanol unit into the Vitamin D side chain. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2018, 177, 250-254.
F. Kawagoe, T. Sugiyama, K. Yasuda, M. Uesugi, T. Sakaki, A. Kittaka. Concise synthesis of 23-hydroxylated vitamin D3 metabolites. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2019, 186, 161-168.
第二の課題についてはAH-1の更なる誘導化を検討し、19-ノル型のAH-1を合成した。
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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
本年度には、昨年度開発した上記23位水酸化体からフッ素原子導入に成功し、その結果、フッ素原子が導入された23位の立体化学によって、ヒトCYP24A1に対する代謝速度が異なることを見出し、論文発表した。また、24位ジフルオロ化の簡便な改良合成法を開発し、論文発表した。
F. Kawagoe, K. Yasuda, S. Mototani, T. Sugiyama, M. Uesugi, T. Sakaki, A. Kittaka. Synthesis and CYP24A1-dependent metabolism of 23-fluorinated vitamin D3 analogues. ACS Omega 2019, 4(6), 11332-11337.
F. Kawagoe, S. Mototani, K. Yasuda, K. Nagasawa, M. Uesugi, T. Sakaki, A. Kittaka. Introduction of fluorine atoms to vitamin D3 side-chain and synthesis of 24,24-difluoro-25-hydroxyvitamin D3. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2019, 195(12), #105477.
以上のように、昨年度に引き続きビタミンD3側鎖26位、24位、23位への段階的なフッ素原子の導入は順調に進んでいる。
一方、第二の課題であるヒトCYP24A1選択的阻害剤開発は、ヘム鉄に配位可能なアゾール類を含有するビタミンD誘導体を種々合成中であり、もともと企業研究者らと共にA環2位にアゾール基を含有するAH-1や19-norAH-1を開発・取得してきた我々研究グループの強みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
第一の課題については26位、24位、23位へのフッ素原子導入法について、効率的な合成法を開発し、論文発表した。これら独自の手法を適用して生物学的半減期を大幅に延ばしたMART-10-F6、MART-10-F2、MART-10-SF1、MART-10-RF1およびそれぞれに対応したAH-1-Fsを順次合成していく。それらの生物活性について、日本大学医薬部・槇島 誠教授および製薬企業の研究者らとビタミンD活性評価を共同研究で進める。
第二の課題については、ビタミンD代謝酵素の世界的第一人者である富山県立大学工学部・榊 利之教授との共同研究により、新規AH-1誘導体群の拡充およびMART-10に一連の2α-アゾールアルキル基を導入した新規化合物の阻害活性評価を行っていく。ビタミンD骨格をもつアゾール基のヘム鉄配位によるCYP24A1選択的阻害を期待している。これにはCYP24A1のX線結晶構造解析に基づき、基質となるビタミンD3骨格にアゾール構造を導入してヘム鉄に配位させ、酸素の還元的活性化を阻止する選択的CYP24A1阻害剤を取得する。
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| Causes of Carryover |
合成試薬や器具を別途予算で購入できたため、残金は来年度の物品費や出張旅費に充当する。
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[Presentation] ELCIDATION OF 25-HYDROXYVITAMIN D3 METABOLISM USING Cyp24a1-KNOCKOUT RATS GENERATED BY CRISPR/Cas9 SYSTEM2019
Author(s)
K. Yasuda, K. Okamoto, M. Nishikawa, F. Kawagoe, K. Nakagawa, N. Tsugawa, T. Okano, A. Kittaka, S. Ikushiro, T. Sakaki
Organizer
22nd Vitamin D Workshop（New York City, USA）
Int'l Joint Research
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