2021 Fiscal Year Research-status Report
チオ置換核酸塩基の励起状態と２光子励起ケモセラピーへの展開
| Project/Area Number |
20K05434
|
|---|
| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 正 青山学院大学, 理工学部, 教授 (30251606)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏原 航 青山学院大学, 理工学部, 助教 (30836557)
磯崎 輔 桜美林大学, リベラルアーツ学群, 准教授 (00520397)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | チオ核酸塩基 / 励起状態 / 一重項酸素 / 項間交差 / 細胞毒性 / 光線力学療法 / 増感剤 / 二光子吸収 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
通常核酸塩基に硫黄原子を導入したチオ核酸塩基は、通常核酸塩基にはない特徴をもつ。例えば、チオ核酸塩基は近紫外光を吸収し、取り込んだ細胞にアポトーシスを誘導できることが知られており、光線力学療法への応用が期待されている。本研究では、様々な置換基を導入したチオ核酸塩基誘導体を新規に合成し、その励起状態の特性と反応性について解明することを目的としている。また、非共鳴二光子吸収によって、細胞透過性の良い近赤外光による光線力学療法の可能性を検討する。
ウリジンにフェニルエチニル基を導入した5-phenylethynyl-4-thio-2'-deoxyuridine (da5PE4TdUrd)の新規合成に成功し、その励起状態について報告した。一重項酸素生成量子収率をさらに高めるために、新たにフッ素や塩素原子をフェニル基に導入した核酸塩基の合成を試み成功した。今後励起状態の特性を調べ、細胞実験を行う予定である。
フッ素置換された5-fluorouracilは抗がん剤として用いられてきた。そこで、フッ素原子を含むチオウリジン 5-fluoro-4-thiouridine (ta5F4TUrd) を合成し、その光化学特性を調べた。酸素飽和下における一重項酸素生成量子収率を求め、報告されているチオピリミジン核酸塩基の中で最も高いことが分かった。ガン細胞にta5F4TUrd を投与し細胞毒性を調べたところ、5-fluorouracilと同様に抗がん作用を持つことがわかった。また、ta5F4TUrd を投与したガン細胞にUVA光を照射したところ、他のチオ核酸塩基より細胞生存率は低い結果となった。したがって、ta5F4TUrd は 抗がん作用と、光線力学療法の光増感剤の両方の性質を合わせ持ち、より効率的ながん治療に応用することができると期待できる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
π共役系を拡張したチオ核酸塩基誘導体にフェニルエチニル基を導入した5-phenylethynyl-4-thio-2'-deoxyuridine (da5PE4TdUrd)を合成し、励起状態の特徴と緩和過程について報告した。da5PE4TdUrdの一重項酸素生成量子収率も高く、これは癌細胞のような低酸素環境下において最も高い値であることがわかった。da5PE4TdUrdをガン細胞に投与した細胞実験から、光照射による細胞死を誘発することも明らかとなった。そこで、さらに一重項酸素生成量子収率を高める工夫として、フェニル基にフッ素や塩素原子の導入を試み合成に成功した。研究はほぼ予定通り進んでいる。
フッ素原子を含むチオウリジン 5-fluoro-4-thiouridine (ta5F4TUrd) を合成し、その光化学特性を調べた。酸素飽和下において高い一重項酸素生成量子収率をもつことが分かった。ガン細胞にta5F4TUrd を投与し細胞毒性を調べたところ、抗がん剤として知られている5-fluorouracilと同様に抗がん作用を持つことがわかった。また、光線力学療法の増感剤としてのポテンシャルを調べた。ta5F4TUrd は 抗がん作用と光線力学療法の光増感剤の両方の性質を合わせ持つ新たな核酸医薬であることが明らかとなった。より効率的ながん治療への応用が期待できる。
当研究室で開発した光検出光音響分光装置を用いて、チオ核酸塩基誘導体の非共鳴二光子吸収スペクトルの測定を行った。現在も詳細なスペクトル測定を行っており、研究は順調に進んでいる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
組織浸透性に優れる長波長の光、特に近赤外光による非共鳴二光子励起の可能性を探るため、当研究室で開発した「高感度光検出光音響分光法」を用いて、新規合成したチオ核酸塩基の二光子吸収スペクトルの測定を引き続き行う予定である。
また置換基を導入したチオ核酸塩基の光化学特性についても検討を行う。さらにπ共役系を拡張したチオ核酸塩基の合成についても引き続き検討を行う。
|
| Causes of Carryover |
差額は次年度の試薬、光学部品の購入に充てる予定である
|
