| 研究課題/領域番号 |
15K01811
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| 研究機関 | 公益財団法人微生物化学研究会 |
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研究代表者 |
百瀬 功 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所 沼津支所, 主席研究員 (10270547)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | がん微小環境 / 栄養欠乏 / 天然物化合物 |
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| 研究実績の概要 |
近年、がんの薬物療法においてキナーゼ阻害剤を代表とする有効ながん分子標的治療薬が開発され、治癒率や延命率が飛躍的に向上している。しかし依然として日本人の死因の第一位はがんであり、新たな発想に基づいた新しい治療薬の開発が求められている。本研究はがん微小環境におけるグルコースおよびアミノ酸の代謝に注目した新しいがん代謝阻害剤を開発し、がん治療へ応用することを目的としている。そこで我々は放線菌およびカビの代謝産物より低グルコース/低アミノ酸選択的に細胞増殖を抑制する物質を探索したところ、目的の活性を示す2つのカビ培養液を得ることができた。これらのカビ固体培養抽出液より活性物質を溶媒抽出、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、ゲルろ過カラムクロマトグラフィー、逆相カラムクロマトグラフィーを組み合わせて用いることにより、目的化合物を単離・精製することができた。これらの化合物は高分解能MSスペクトルの解析により化学式を決定し、NMRスペクトルの解析により構造式を決定した。ヒトすい臓がん細胞において、いずれの化合物も富栄養環境下よりも低栄養環境下で強い細胞毒性を示し、さらに細胞毒性に影響を及ぼす栄養成分について精査したところアミノ酸欠乏下で選択的な細胞毒性を示すことがわかった。また多種のがん細胞に対する細胞増殖抑制活性を指標とした薬剤感受性を調べたところ、既存の抗がん剤とは異なる感受性パターンを示し、ユニークな作用機序を有することが示唆された。現在、作用機序の解析、in vivoでの生物活性評価、誘導体合成について検討を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
低グルコース/低アミノ酸に選択的に細胞毒性を示す微生物代謝産物を探索したところ、複数の微生物培養抽出液に低栄養選択的細胞毒性を認めた。それらの中から活性が強い抽出液を選択し、溶媒抽出法や各種カラムクロマトグラフィーを用いて目的活性物質を単離精製することができた。本化合物は化学的安定性に優れ、また生産量が多いことから精製工程において困難なく遂行することができた。また得られた化合物は低分子量であることから、MSやNMRによる構造解析も比較的スムーズに行うことができた。このように、本実験の最大の難所と考えていた目的活性物質を得るプロセスにおいて、多くの時間を費やすことがなかったことが、当初の計画以上に進展した最大の理由である。
現在は当初の計画を前倒しして作用機序の解析を始めている。がんの代謝に作用する化合物であると考えられることから、本化合物のヒトがん細胞中の中心代謝に与える影響についてメタボローム解析を行った。いくつかの一次代謝物に明らかな増減が認められ、これらの代謝物の量的変化と化合物の作用との関連性について検討を行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後本研究は4つの推進方策で進めていく。
1.作用機序の解明：ヒト膵がん細胞において、本化合物により変動する一次代謝経路の代謝物と本化合物による細胞死との関連性について詳細に調べる。また必要に応じてビオチン体などを合成し、親和性を示すタンパク質を同定することにより標的分子を決定する。次に本化合物の標的分子の発現量や制御機構から、本化合物に高い感受性を示すがんの分子遺伝学的特徴を明らかにし、治療実験に応用する。
2.in vivoでの生物活性評価：本化合物のマウスでのがん治療実験にあたり、マウスに対する急性毒性試験や薬物動態試験を行い、適切な投与量や投与スケジュールを設定する。マウスを用いたがん治療実験においては、ヒトがん細胞もしくはマウスがん細胞を移植したがんマウスモデルを利用して、本化合物のがん治療効果を測定する。
3.誘導体展開：弊所内の有機合成化学者との共同研究により誘導体合成を検討し、さらに優れた活性を示す化合物を探す。
4.スクリーニング：これまでのスクリーニングを継続し、更に有効な化合物を探索する。またスクリーニング源として放線菌およびカビ培養液を利用してきたが、キノコや冬虫夏草に特化したライブラリーや化合物ライブラリーなどを利用することにより多様な化合物を探索し、ヒット率を向上させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究はがん微小環境におけるグルコースおよびアミノ酸の代謝に注目した新しいがん代謝阻害剤を開発しがん治療へ応用することを目的としており、初年度は阻害剤獲得のための研究に大半の時間を費やす予定であったが、予定よりも早期に阻害剤が発見できたため、スクリーニングに必要な経費を節約でき、よって次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当初の予定どおり、in vitroにおける生物活性評価とその作用機序の解明に向けての研究および、in vivoでの生物活性評価を行う予定である。
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