低酸素下でDNA切断活性を発現する抗腫瘍性エンジインプロドラッグの放射線増感効果

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12557075
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西本 清一 京都大学, 工学研究科, 教授 (10115909)
• 研究分担者: 芝本 雄太 京都大学, 医学研究科, 助教授 (20144719)
• キーワード: エンジインプロドラッグ / ニトロアゾール / 低酸素腫瘍細胞 / DNA鎖切断 / インターカレーション / 細胞毒性 / 放射線増感効果 / 構造-活性相関

研究概要

低酸素細胞増感作用を示す電子親和性ニトロアゾール構造を置換基としてもち、生体内活性化により不安定なエンジイン構造を発生してDNA鎖切断反応性を発現する各種抗腫瘍性エンジインプロドラッグを合成開発するとともに、低酸素腫瘍細胞の放射線治療におけるこれらエンジインプロドラッグの増感効果を評価し、下記の成果を得た。
(1)3種の置換基R^1、R^2、R^3の組み合わせがそれぞれ異なる10員環1,5-ジイン化合物を合成し、これらを大量供給するための合成法について検討した。また、アリル転位反応性に及ぼす置換基R^1、R^2の効果を明らかにし、有機化学的立場からエンジインプロドラッグとしての性能を評価した。
(2)試験官中におけるDNA鎖切断活性、およびDNA二重鎖に対するインターカレーション能をそれぞれゲル電気泳動法および蛍光分光法で定量するとともに、マウス腫瘍由来P388細胞に対するin vitro細胞毒性をMTT法で評価し、構造-活性相関を明らかにした。
(3)アリル転位を経てエンジイン構造を発生する10員環1,5-ジイン化合物は低酸素細胞の特性である酸性雰囲気下でDNA鎖切断活性を発現するプロドラッグとなることを明らかにした。
(4)エンジイン化合物を簡略化して設計されたプロパルギルスルホン化合物の置換基として2-ニトロイミダゾール構造を導入したプロドラッグを合成し、試験官中におけるDNA鎖切断活性を定量するとともに、生体内防護物質であるグルタチオンに対する捕捉反応性を明らかにした。
(4)2-ニトロイミダゾール構造を導入したプロパルギルスルホン化合物はEMT6/KU腫瘍細胞に対して低酸素選択的な細胞毒性を発現するプロドラッグとなることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 西本清一: "OH Radical Reaction of 5-Substituted Uracils : Pulse Radiolysis and Product Studies of a Common Redox-Ambivalent Radical Produced by Elimination of the 5-Substituents"Journal of Physical Chemistry B. 105・10. 2070-2078 (2001)
• [文献書誌] 西本清一: "Radiation-Induced and Photosensitized Splitting of C5-C5'-Linked Dihydrothymine Dimers. 2. Conformational Effects on the Oxidative Splitting Mechanism"Journal of Physical Chemistry A. 104・13. 2886-2893 (2000)
• [文献書誌] 西本清一: "Stereo-Electronic Effect on One-Electron Reductive Release of 5-Fluorouracil from 5-Fluoro-1-(2'-oxocycloalkyl)uracil as a New Class of Radiation-Actevated Prodrugs"Journal of Organic Chemistry. 65・15. 4641-4647 (2000)
• [文献書誌] 西本清一: "Radiation-Induced and Photosensitized Splitting of C5-C5'-Linked Dihydrothymine Dimers : Product and Laser Flash Photolysis Studies on the Oxidative Splitting Mechanism"Journal of Physical Chemistry A. 103・42. 8413-8420 (2000)
• [文献書誌] 芝本雄太: "In Vivo Evaluation of A Novel Antitumor Prodrug, 1-(2-Oxopropyl)-5-fluorouracil(OFU001), which Releases 5-Fluorouracil upon Hypoxic Irradiation"International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 49・2. 407-413 (2001)
• [文献書誌] 芝本雄太: "A Novel Class of Antitumor Prodrug, 1-(2-Oxopropyl)-5-fluorouracil (OFU001) that Relea 5-Fluorouracil upon Hypoxic Irradiation"Japanese Journal of Cancer Research. 91・4. 433-438 (2000)