2022 Fiscal Year Annual Research Report
がん細胞選択的に毒性を発現する二核銅錯体の開発及びその構造と活性の因果関係の解明
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22J10765
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
畑 真知 同志社大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2022-04-22 – 2024-03-31
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| Keywords | 二核銅錯体 / 酸化的DNA切断活性 / がん細胞選択的細胞毒性 / 細胞内挙動 / 分光学的測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、昨年迄にフェノールの2,6位に環状アミンのcyclen、4位にDNA標的フェナントニル基をamide-tetherで導入した配位子の二核銅錯体では、DNA標的を持たないオリジナルの二核銅錯体に比べてがん細胞選択的細胞毒性が大きく向上することを見出した。今年度は、がん細胞選択的細胞毒性に及ぼすDNA標的部位の役割の明確化に向け、DNA標的部位とPEG鎖長を変えた新規錯体を合成した。その結果、鎖長が短い錯体がDNA二本鎖切断(dsb)を促進、がん細胞選択的細胞毒性が向上した。また、フェナントニル基の代わりにメチル基を導入した錯体は、PEG鎖の効果でdsbは促進したが、細胞毒性は低かった。以上より、DNAに結合するフェナントニル基を持つ錯体は、細胞内でもDNAと特異的に結合して細胞毒性を大きく向上することが分かった。さらに、FACS、共焦点顕微鏡による細胞内挙動の可視化、カスパーゼ活性評価により、フェナントニル基を持つ錯体はミトコンドリアに集積後、ミトコンドリアDNA切断によるアポトーシス誘導が確認された。この成果は第55回酸化反応討論会で発表し、ポスター賞を受賞した。
また、がん細胞は抗酸化物質濃度が高いことに着目し、ビス(2-ピリジルメチル)アミンをamide-tetherで導入した二核銅錯体がAscNa存在下で酸素分子の還元的活性化でdsbを促進することを見出した。これはロブソン型配位子の二核銅錯体や抗がん剤ブレオマイシンを模倣したN4Pyの単核鉄錯体に比べて遥かに高いdsbを示した。また、ITCやUV-vis等の測定から、このdsbにはDNA結合モードの重要性が示唆された。この成果は錯体化学会第72回討論会とAsBIC10で発表し、後者でポスター賞を受賞した。また、この研究はBull. Chem. Soc. Jpn.に掲載され、優秀論文に選出された。
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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
本年度の研究では、DNA標的及びテザーであるPEG鎖の長さを変化させた様々な二核銅錯体を合成した。またこれを用いてH2O2によるDNA二本鎖切断活性や細胞毒性の活性相関を調べたところ、DNA標的にインターカレーターであるphenanthrenyl基を持つ錯体では、DNA二本鎖切断活性の増加に伴い55%の割合で細胞毒性が向上する強い相関関係が見られた。しかし、メチル基の錯体では、その相関関係は4%程度であり細胞毒性の向上はあまり見られないことが明らかになった。これらの状況を踏まえ、進捗状況はおおむね順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞小器官局在能ないしは、phenanthrenyl基よりも高いDNA結合能を有する部位を導入した錯体を開発し、これらのDNA結合能、H2O2によるDNA二本鎖切断活性、細胞毒性などの測定を行い、DNA二本鎖切断活性や細胞毒性の相関関係を明らかとする。さらに、共焦点顕微鏡を用いた細胞内局在位置の同定やFACS及びウェスタンブロッティングを用い、細胞死誘導機構を解明する。これらのことから、細胞内局在位置やDNA結合能が細胞毒性やがん細胞選択性に及ぼす影響に関する知見を得る。
これまでは正常細胞よりもがん細胞中に多く存在するH2O2に着目して研究を行ってきたが、今回、がん細胞中の還元剤に注目し、AscNaを還元剤に用いた酸素分子活性化でDNA二本鎖切断を大きく加速する錯体の開発に成功した。そこで、DNA二本鎖切断活性をさらに向上させることができる金属錯体を開発するための新たな分子設計を行う。
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