2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25242070
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| Research Institution | National Center for Geriatrics and Gerontology |
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Principal Investigator |
鈴木 正昭 独立行政法人国立長寿医療研究センター, 脳機能画像診断開発部, 研究員 (90093046)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土居 久志 独立行政法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, チームリーダー (00421818)
古山 浩子 岐阜大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50402160)
石井 英樹 独立行政法人放射線医学総合研究所, 分子イメージング研究センター, 主任研究員 (80425610)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2016-03-31
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| Keywords | PET分子プローブ / 分子イメージング / 認知症改善薬ギンゴライド＆ギンセノシド / グルコース / 高速クロスカップリング / クロスメタセシス反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
認知症治療薬として有効なイチョウ葉エキスおよび朝鮮人参の主要含有成分であるギンゴライドおよびギンセノシド類に着目し，生体内動態解析に向けた短寿命放射性核種11Cおよび18Fによる標識化を試みた。ギンゴライドB(GB)の血小板活性化因子受容体（PAFR）のアンタゴニスト作用の観点から， 4-メチルベンジル化高疎水性誘導体（Bn-GB）がPAFRに対してGBより10倍高い結合親和性を示すことを見いだした。一方，ラット脳梗塞モデルによりGBが脳梗塞発症後の梗塞の進行を顕著に抑制し，その効果がBn-GBより大きいことを見いだした。これらの結果からPAFRへの作用と神経保護作用は異なる作用であると推定された。本件をふまえ,GBはNMDARのグリシンサイトに競合的に結合し，神経細胞死抑制効果を表すことが明らかとなった。平行して，11C標識高疎水性Bn-GBは，18F標識GBと比較して直接的にサル脳に取り込まれること，in vitro系膜透過性実験における高い透過係数の観察から排出ポンプの基質であることが示唆され，実際にラットを用いたP-gp阻害剤投与後のPET実験により，[11C]Bn-GBの脳内蓄積が観測された。これらの事実をふまえGBの脳移行性を高めるために，脂溶性の向上とは別途にBBBに発現するグルコーストランスポーターの活用を図った。結果1)基軸アイディアとして脳内に移行したのち糖加水分解により活性体が再生するようにGB・グルコース連結体を設計その糖保護体を合成した。結果2) グリシンの親水性を考慮したペグ鎖導入型GB誘導体を設計し，合成展開した。結果3)ギンセノシドの活性発現に必要な配糖体の構造抽出に向けて，ニンジンエキスからのC-K, G-Rh2およびPpdの抽出・精製を行った。結果4)12-デヒドロギンセノシド体の11C標識用ボロン前駆体の合成に成功した。
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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
本研究の推進には，1)薬効の向上および特異性獲得に向けた分子設計，2)薬効メカニズムの解明，3)PETプローブ化，4)生体を用いた分子イメージング研究による薬物動態解析等が必要である。現在までに，ギンゴライド(GB)関連研究：①脳内代謝による薬剤の再生を想定したクレゾールリンカーを介したGB・グルコース連結体を設計し，合成研究を展開した；②水酸基含有数が少ないGAのクレゾールリンカー・グルコース（保護）連結体が合成された；③ GB構造の立体的反発を考慮して，さらにペグを連結したGB・ペグ・クレゾールリンカー・グルコース連結体を設計し，その合成の機軸となるクロスメタセシス反応を，モデル反応化合物を用いて行い，Hoveyda-Grubb触媒 2nd generationの使用のもと>70%収率を与える高効率的反応条件を確立した；④12-デオキシギンセノシドに対応する11C標識化のためのボロン酸エステル前駆体は，Grubbs触媒2nd generationを介したクロスメタセシス反応を機軸にして合成できることがわかった；ギンセノシド関連研究： ⑤分子イメージング研究対象化合物として，ギンセノシドの主要代謝物であり強力な作用を示すC-K（ステロイド系骨格20位水酸基配糖体）および異なる位置（3位）に糖が付加したG-Rh2，さらにはその非糖体であるPpdを選択した。これらの化合物の十分な供給を目的に，まず，オタネニンジンおよびチクセツニンジンからの抽出，酵素処理，精製を組み合わせてC-K,G-Rh2およびPpdを純度よく得る方法を草案し，検討を加えた。最後に、⑥12-デオキシギンセノシドのボロン酸エステル前駆体の合成を達成した。
以上の結果は，今後のPETプローブの合成展開の機軸となる研究結果であり，今後の展開に大きな期待を抱かせるものであり，研究は順調に進捗していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
目的とするPET分子プローブの合成に向け，(1)成功したGA・クレゾールリンカー・グルコース連結体の合成法にしたがい，ギンゴライドの7位にヒドロキシ基が置換したGJを用いて同じグルコース連結体を合成する。合成法が確立されている18F標識エチルトリフラートを標識ユニットとして用い， 7位ヒドロキシ基への求核的付加反応によりGJ・クレゾールリンカー・グルコース連結体の18F標識プローブを合成する。同時に，(2) 合成に成功したGA・クレゾールリンカー・グルコース連結体からそれぞれGAが再生する速度（加水分解速度）をin vitroおよびin vivo系にて測定・比較し，プロドラッグとしての可能性を評価する。(3)前年度までに確立したクロスメタセシス最適反応条件を実際のGB(およびGA)・ペグ連結体の合成に応用し，まずは，非放射性GB(GA)・ペグ・クレゾールリンカー・グルコース連結体の全合成ルートを確立する。(4)合成に成功した12-デオキシギンセノシドのボロン酸エステル前駆体を用いて，独自に開発したsp2(ビニル)-sp3型高速C-[11C]メチル化とヒドロキシ基脱保護との組み合わせにより11C標識体を合成する。 (5) 研究に必要な十分量のグルコース置換位置の異なるC-KおよびG-Rh2, 非糖体であるPpdを供給し，in vitroおよびin vivo(ラットPITモデル)系を用いた脳神経保護作用および脳梗塞抑制効果の評価により，実際に，PETプローブ化を行う構造を抽出する。前年度に確立した12-デオキシギンセノシドのボロン酸エステル前駆体の合成法に従い，対応するボロン酸エステル前駆体を合成する。(6) 標識前駆体の合成が完了した化合物から相当するPETプローブの合成を行う。創製したPETプローブを用いて，小動物（マウス，ラット）の脳内移行性など体内動態を評価する。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] [11C]Cetrozole: an improved C-[11C]methylated PET probe for aromatase imaging in the brain.2014
Author(s)
Kayo Takahashi, Takamitsu Hosoya, Kayo Onoe, Hisashi, Doi, Hiroko Nagata, Toshiyuki Hiramatsu, Xiao-Le Li, Yumiko Watanabe, Yasuhiro Wada, Tadayuki Takashima, Masaaki Suzuki, Hirotaka Onoe, Yasuyoshi, Watanabe
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Journal Title
J. Nucl. Med.
Volume: 55
Pages: 852-857
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Quantitative evaluation of the improvement in the pharmacokinetics of a nucleic acid drug delivery system by dynamic PET imaging with 18F-incorporated oligodeoxynucleotides.2014
Author(s)
Hidefumi Mukai, Daiki Ozaki, Yilong Cui, Takashi Kuboyama, Hiroko Yamato-Nagata, Kyo Onoe, Maiko Takahashi, Yasuhiro Wada, Takeshi Imanishi, Tetsuya Kodama, Satoshi Obika, Masaaki Suzuki, Hisashi Doi, Yasuyoshi Watanabe
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Journal Title
J. Controlle Release
Volume: 180
Pages: 92-99
DOI
Peer Reviewed
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