2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel boron carrier utilizing amino acid transporters specific for glutamine addiction of cancer cells
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19H03352
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| Research Institution | Gifu Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
永澤 秀子 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (90207994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平山 祐 岐阜薬科大学, 薬学部, 准教授 (10600207)
辻 美恵子 岐阜薬科大学, 薬学部, 助教 (40709721)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ホウ素中性子捕捉療法 / グルタミン中毒 / エネルギー代謝 / LAT1 / ホウ素クラスター / 10Bキャリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホウ素中性子捕捉療法 (BNCT) には、腫瘍細胞選択的に効率よく10B原子を集積させるホウ素キャリアの開発が必須である。我々はこれまでmercaptoundecahydrododecaborate (BSH) などのホウ素クラスターに腫瘍選択性を付与し、膜透過性を向上させる分子修飾を試みてきたが、この戦略では細胞取り込みの大幅な向上は達成できなかった。そこで、本研究では、腫瘍細胞の特徴であるグルタミン依存性やアミノ酸要求性を利用して、ホウ素含有分子を腫瘍細胞に集積させることを目指した。そのため、アミノ酸トランスポーターの輸送基質ミミックとして、疎水性ファーマコフォアであるホウ素クラスターを導入したアミノ酸誘導体の設計、合成、評価を行った。
LAT1 は多くのがんで高発現しており、細胞内に高濃度存在するグルタミンとの交換で大型側鎖を持つ中性アミノ酸(Phe, Tyr, Leu, Ile, Met, Trp, His, Valなど)を取り込むと考えられる。そこで、LAT1の輸送基質である芳香族アミノ酸や疎水性アミノ酸に疎水性イソスターのカルボラン(C2B10H12)を導入したアミノ酸誘導体1及び2を設計し、デカボランを原料としてMicrowave反応を用いて合成した。これらの化合物とBPAをT98G細胞に投与し、ICP-AESを用いて細胞内へのホウ素取り込み量の評価を行ったところ、化合物2がBPA及び1に比べて約10倍以上という高い取り込みを示した。さらにこれらの化合物10 μg 10B/mLで24 h処理したT98G細胞に熱中性子線を照射して生存率を調べたところ、化合物2は、BPA及び化合物1に比べ、T98G細胞の中性子線感受性を有意に強く増感させることがわかった。
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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
複数のホウ素キャリア候補分子の合成に成功し、それらのうち良好な細胞内取り込みを示す誘導体が得られ、BNCTによる評価を行ったところ既存のホウ素キャリアであるBPAにくらべて２5倍という高い増感比を与えた。このことから、カルボランは疎水性ファーマコフォアとしてL型アミノ酸トランスポーター基質ミミックの構造要件を満たすものと予想された。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）カルボランを導入した多様な誘導体の合成：疎水性ホウ素クラスターの導入によって細胞内への取り込みが向上することがわかったので、既存のLAT1阻害剤やPETプローブなどの構造をヒントに多様なカルボラン誘導体を設計・合成し、in silicoADMET予測等を行って構造活性相関を検討し、トランスポーターによる取り込みに必要な構造要件を求める。
２）細胞内取りこみ評価によるスクリーニング：T98G細胞を用いた毒性試験と細胞への取り込みについて評価する。方法としては合成した新規化合物を各種濃度で細胞に作用させて経時的に細胞を採取し、ICP発光分光分析法によって測定する。
３）細胞内取り込み機構の解析：上記で選別した候補化合物についてLAT1発現量の異なる細胞における取り込み量を調べる。輸送基質との競合実験を行ってトランスポーター特異的なとりこみであるかを調べる。
４）中性子照射による細胞毒性の増感作用：上記で得られた候補化合物をがん細胞に処理し、京大原子炉重水中性子照射設備において中性子照射を行いコロニー形成試験で生存率を求める。
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