ビタミンD受容体リガンドの長寿命化：代謝抵抗性獲得と不活化酵素選択的阻害剤の開発

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06556
• 研究機関: 帝京大学
• 研究代表者: 橘高 敦史 帝京大学, 薬学部, 教授 (00214833)
• 研究分担者: 高野 真史 帝京大学, 薬学部, 講師 (50386611)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ビタミンD / ビタミンD受容体 / ビタミンD誘導体合成 / フッ素化化合物 / 代謝安定性

研究実績の概要

本研究課題では第一に、優れた骨形成作用および制がん作用を有する新規活性型ビタミンD3誘導体をビタミンD3の特異的な不活性化酵素CYP24A1に対する代謝抵抗性獲得の観点からそれぞれ見出すことを目的としている。第二に、CYP24A1選択的阻害剤を設計・合成する。
第一の目的に対し、我々が見出した骨形成作用の強いAH-1と制がん作用の強いMART-10のCYP24A1酸化反応点に段階的にフッ素原子を導入し、酸化的代謝不活性化を防止する。また、これまでの知見から、AH-1のように代謝産物においても有効な生物活性を維持する活性物質の合成を行う。
MART-10とAH-1のCYP24A1酸化反応点であるCD環側鎖上の23位、24位、26位に段階的にフッ素原子を効率よく導入し、生物学的半減期を大幅に延ばしたMART-10-FsおよびAH-1-Fsを開発する。これらは共通の側鎖であり、MART-10のA環とAH-1のA環とを今回新たに開発する側鎖と結合させることにより、生物活性をもつ類縁体数は倍になる。今年度の実験は、26位と27位へのヘキサフルオロ化から始め、取扱い困難なトリフルオロアセトンを使用する現状の方法とは異なる新規合成経路を開発し、CD環側鎖への6つのフッ素原子導入に成功し、論文発表に至った。次に、23位のモノ水酸化に成功し、本年度内に論文発表に至り、続いて本化合物を基質として立体選択的に23位に一つだけフッ素原子をもつ、新規誘導体の合成に成功した。フッ素原子の導入された23位の立体化学によって、ヒトCYP24A1に対する代謝速度が異なることが判明した。現在、論文投稿して審査中である。
また、24位へのフッ素原子の導入については、立体選択的な24位水酸化の方法を見出したので、そのフッ素化を検討中である。
一方、第二の目的であるヒトCYP24A1阻害剤開発は、アゾール類含有ビタミンD誘導体を合成し、活性を検討中である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

上記第一の課題に関しては順調に進んでいる。現在、医薬品として用いられているファレカルシトールの側鎖部分の改良合成法となる方法を見出して、論文発表した。CYP24A1代謝に抵抗性を獲得すべく26位と27位がトリフルオロメチル基に変換された薬物である。
F. Kawagoe, T. Sugiyama, M. Uesugi, A. Kittaka. Recent developments for introducing a hexafluoroisopropanol unit into the Vitamin D side chain. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 177 (2018) 250-254.
次に、23位に立体選択的に一つのフッ素原子を導入するため、23位の立体選択的な水酸化に成功し、論文発表に至った。
F. Kawagoe, T. Sugiyama, K. Yasuda, M. Uesugi, T. Sakaki, A. Kittaka. Concise synthesis of 23-hydroxylated vitamin D3 metabolites. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 186 (2019) 161-168.
本手法をもとに、23位モノフッ素化にも成功し、現在論文投稿中である。
第二の課題について、AH-1やAH-1の19ノル化した化合物について、アゾール基を導入した化合物を種々合成しており、引き続きCYP24A1阻害活性の有無を調査する。

今後の研究の推進方策

第一の課題のフッ素原子の導入について、残るは24位であるが、24位への立体選択的な水酸化にはすでに成功しているので、その化合物を基盤にフッ素原子への変換は順調に進むと思われる。以上により、生物学的半減期を大幅に延ばしたMART-10-FsおよびAH-1-Fsを開発する。
第二の課題については、MART-10に一連の2α-アゾールアルキル基を導入し、アゾール基のヘム鉄配位によるCYP24A1選択的阻害剤を開発する。更に、AH-1やその誘導体の共役トリエン構造への光照射で得られるスプラステロール構造を新規骨格とし、CYP24A1阻害活性の有無を検討する。CYP24A1阻害活性に関しては、富山県立大学工学部の榊 利之教授と共同研究を進める計画である。

次年度使用額が生じた理由

合成原料であるビタミンＤのCD環を別途予算で購入できたため、残金は来年度の物品費（消耗品費）に充当する。また、本年度の研究成果を国際会議で発表するための旅費としても充当する計画である。

研究成果

• [国際共同研究] Chang Gung Memorial Hospital/Taipei Veterans General Hospital/College of Medicine, Gung University(その他の国・地域 台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: Chang Gung Memorial Hospital/Taipei Veterans General Hospital/College of Medicine, Gung University
• [国際共同研究] Boston University School of Medicine(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Boston University School of Medicine
• [雑誌論文] Ligand chirality can affect histidine protonation of vitamin-D receptor: ab initio molecular orbital calculations in water (2019)
  • 著者名/発表者名: Terauchi Yuta、Suzuki Rie、Takeda Ryosuke、Kobayashi Ittetsu、Kittaka Atsushi、Takimoto-Kamimura Midori、Kurita Noriyuki
  • 雑誌名: The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 巻: 186 ページ: 89～95
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2018.09.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concise synthesis of 23-hydroxylated vitamin D3 metabolites (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawagoe Fumihiro、Sugiyama Toru、Yasuda Kaori、Uesugi Motonari、Sakaki Toshiyuki、Kittaka Atsushi
  • 雑誌名: The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 巻: 186 ページ: 161～168
  • DOI: 10.1016/j.jsbmb.2018.10.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] MART-10, a 1α,25(OH)2D3 Analog, Potently Represses Metastasis of ER+ Breast Cancer Cells with VEGF-A Overexpression (2018)
  • 著者名/発表者名: CHIANG KUN-CHUN、YEH CHUN-NAN、YEH TA-SEN、JUANG HORNG-HENG、CHEN LI-WEI、KUO SHENG-FONG、CHEN MING-HUANG、CHEN TAI C.、TAKANO MASASHI、KITTAKA ATSUSHI、PANG JONG-HWEI S.
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 38 ページ: 3879～3887
  • DOI: 10.21873/anticanres.12672
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel biosensor using split-luciferase for detecting vitamin D receptor ligands based on the interaction between vitamin D receptor and coactivator (2018)
  • 著者名/発表者名: Mano Hiroki、Takano Masashi、Ikushiro Shinichi、Kittaka Atsushi、Sakaki Toshiyuki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 505 ページ: 460～465
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.09.122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creation of Potent Vitamin D Receptor Agonists and Antagonists with 2α-(ω-Hydroxyalkylation) Concept to the seco-Steroid Skeleton (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kittaka
  • 雑誌名: CHIMIA International Journal for Chemistry 巻: 72 ページ: 859～865
  • DOI: 10.2533/chimia.2018.859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel structure development of vitamin D-derived photoreactive isomers: development of bone effect enhancement and half-life extension molecules in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kittaka
  • 雑誌名: Impact 巻: 2018 ページ: 54～56
  • DOI: 10.21820/23987073.2018.10.54
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Efficient introduction of fluorine to CYP24A1-dependent catabolic site on vitamin D3 side-chain (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Kawagoe, Motonari Uesugi, Atsushi Kittaka
  • 学会等名: 第5回AMED-CREST・JSTさきがけ合同領域会議（神戸）「疾患における代謝産物の解析および代謝制御に基づく革新的医療基盤技術の創出」研究領域
• [学会発表] 2-[2-(テトラゾール-2-イル)エチル]活性型ビタミンD3の19-ノル体合成と代謝 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高野真史、安田佳織、真野寛生、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 日本薬学会 第139年会（千葉、幕張メッセ）
• [学会発表] 新規カチオン性グアニンアナログをもつPNAオリゴマー (2019)
  • 著者名/発表者名: 森谷俊介、柴崎初音、桑田啓子、今村保忠、出水庸介、栗原正明、橘高敦史、杉山 亨
  • 学会等名: 日本薬学会 第139年会（千葉、幕張メッセ）
• [学会発表] 変異型VDR導入ラットを用いた新規ビタミンD誘導体の評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西川美宇、阿部圭祐、安田佳織、真野寛生、生城真一、高野真史、橘高敦史、榊 利之
  • 学会等名: 日本薬学会 第139年会（千葉、幕張メッセ）
• [学会発表] 生体内における CYP24A1 および CYP3A 依存性ビタミン D 代謝解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安田佳織、岡本海利、西川美宇、中川公恵、津川尚子、川越文裕、橘高敦史、生城真一、岡野登志夫、榊 利之
  • 学会等名: 日本薬学会 第139年会（千葉、幕張メッセ）
• [学会発表] ALTANATIVE SYNTHESIS OF 23,25-DIHYDROXYVITAMINE D3 (2018)
  • 著者名/発表者名: F. Kawagoe, M. Uesugi, K. Yasuda, T. Sakaki, and A. Kittaka
  • 学会等名: 21st Vitamin D Workshop（Barcelona, Spain）
  • 国際学会
• [学会発表] SYNTHESIS OF 2-[2-(TETRAZOL-2-YL)ETHYL]-1α,25-DIHYDROXY-19-NORVITAMIN D3 AND ITS METABOLISM (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Takano, K. Yasuda, H. Mano, T. Sakaki, and A. Kittaka
  • 学会等名: 21st Vitamin D Workshop（Barcelona, Spain）
  • 国際学会
• [学会発表] 2位にテトラゾリルエチル基を有する19-ノルビタミンD誘導体の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高野真史、安田佳織、真野寛生、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] 23,25-ジヒドロキシビタミンD3の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川越文裕、上杉志成、安田佳織、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] CYP24A1遺伝子改変ラットを用いた25-ヒドロキシビタミンD3の代謝解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安田佳織、岡本海利、西川美宇、阿部圭祐、真野寛生、中川公恵、津川尚子、岡野登志夫、川越文裕、橘高敦史、生城真一、榊 利之
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] 23位置換基付加型25-ヒドロキシビタミンD3の代謝と生理作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本海利、安田佳織、真野寛生、西川美宇、川越文裕、橘高敦史、生城真一、榊 利之
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] ビタミンDバイオセンサーを用いたCYP27B1活性の新規評価方法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 真野寛生、生城真一、高野真史、橘高敦史、榊 利之
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] ゲノム編集法で作製したビタミン D 関連遺伝子改変ラットを用いた新規ビタミン D 作用機序の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西川美宇、安田佳織、高松将士、阿部圭祐、堀部恭平、真野寛樹、橘高敦史、高野真史、中川公恵、岡野登志夫、生城真一、榊 利之
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] ゲノム編集法で作製した変異型 VDR 導入ラットにおける 25(OH)ビタミン D3 およびビタミン D 誘導体の活性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部圭祐、西川美宇、堀部恭平、安田香織、真野寛生、橘高敦史、高野真史、中川公恵、岡野登志夫、生城真一、榊 利之
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第70回大会(高槻現代劇場）
• [学会発表] Synthesis of collagen mimetic incorporated β-amino acid (2018)
  • 著者名/発表者名: Akane Shimoda, Miyu Ito, Hikari Uemura, Toru Sugiyama, Atsushi Kittaka, Yoshitomo Suhara
  • 学会等名: 256th American Chemical Society National Meeting（Boston, USA）
  • 国際学会
• [学会発表] 側鎖23位がフッ素化されたビタミンD誘導体の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川越文裕、安田佳織、上杉志成、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第4回 Neo Vitamin D Workshop 学術集会（都市センターホテル）
  • 招待講演
• [学会発表] 高精度分子シミュレーションによるVitamin D受容体とリガンド間の特異的相互作用の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 栗田典之、上村みどり、河合健太郎、橘高敦史
  • 学会等名: 第4回 Neo Vitamin D Workshop 学術集会（都市センターホテル）
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集法により作製したCYP24A1遺伝子欠損ラットを用いた25-ヒドロキシビタミンD3代謝様式の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安田佳織、西川美宇、岡本海利、阿部圭祐、中川公恵、津川尚子、岡野登志夫、川越文裕、橘高敦史、生城真一、榊 利之
  • 学会等名: 第4回 Neo Vitamin D Workshop 学術集会（都市センターホテル）
  • 招待講演
• [学会発表] 代謝酵素に高い抵抗性を示すビタミンD3誘導体の合成研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上野滉一、川越文裕、安田佳織、上杉志成、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第62回日本薬学会関東支部大会（帝京平成大学薬学部）
• [学会発表] 25-ヒドロキシビタミンD3代謝物とその誘導体の合成研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川越文裕、安田佳織、上杉志成、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第62回日本薬学会関東支部大会（帝京平成大学薬学部）
• [学会発表] 電荷を帯びたグアニンアナログをもつPNAオリゴマーの合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉山 亨、柴崎初音、森谷俊介、栗原正明、橘高敦史
  • 学会等名: 第62回日本薬学会関東支部大会（帝京平成大学薬学部）
• [学会発表] Ligand chirality can affect histidine protonation of vitamin-D receptor: ab initio molecular orbital calculations in water (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuta Terauchi, Rie Suzuki, Atsushi Kittaka, Midori Takimoto-Kamimura, Noriyuki Kurita
  • 学会等名: CBI学会2018年大会（タワーホール船堀）
• [学会発表] 2位置換基上にアゾールを有する新規19-ノルビタミンD誘導体の合成と代謝 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高野真史、安田佳織、真野寛生、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第44回反応と合成の進歩シンポジウム（熊本）
• [学会発表] 含フッ素ビタミンD誘導体群の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川越文裕、安田佳織、上杉志成、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第44回反応と合成の進歩シンポジウム（熊本）
• [学会発表] 2α-(2-テトラゾールエチル)活性型ビタミンD3とその19-ノル体の合成と代謝 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高野真史、安田佳織、真野寛生、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第36回メディシナルケミストリーシンポジウム（京都テルサ）
• [学会発表] 23位修飾25-ヒドロキシビタミンD3の合成と代謝研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川越文裕、安田佳織、上杉志成、榊 利之、橘高敦史
  • 学会等名: 第36回メディシナルケミストリーシンポジウム（京都テルサ）
• [学会発表] 正電荷を帯びたグアニン誘導体をもつPNAオリゴマーの合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 杉山 亨、柴崎初音、森谷俊介、桑田啓子、今村保忠、出水庸介、栗原正明、橘高敦史
  • 学会等名: 第36回メディシナルケミストリーシンポジウム（京都テルサ）
• [学会発表] Quantum chemical consideration of the mechanism in which a slight structural difference of the ligand produces a large activity difference of VDR affinity (2018)
  • 著者名/発表者名: Midori Takimoto-Kamimura, Atsushi Kittaka and Noriyuki Kurita
  • 学会等名: The Asian Crystallographic Association Conference (AsCA 2018)（Auckland, New Zealand）
  • 国際学会
• [学会発表] PNA OLIGOMERS POSSESSINING PREQ1 AS A CATIONIC ANALOGUE OF GUANINE (2018)
  • 著者名/発表者名: Toru Sugiyama, Hatsune Shibasaki, Shun-suke Moriya, Keiko Kuwata, Yasutada Imamura, Yosuke Demizu, Masaaki Kurihara, and Atsushi Kittaka
  • 学会等名: 第10回国際ペプチドシンポジウム／第55回ペプチド討論会（ロームシアター京都、みやこめっせ、京都府京都市）
  • 国際学会
• [図書] 知っておきたい有機反応100 第２版 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橘高敦史ら 編著
  • 総ページ数: 290
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 978-4-8079-0960-5
• [図書] 新・毒物劇物取扱の手引 (2018)
  • 著者名/発表者名: 橘高敦史ら 編著
  • 総ページ数: 1155
  • 出版者: 時事通信社
  • ISBN: 978-4-7887-1550-9
• [備考] 橘高敦史
  • URL: https://researchmap.jp/read0025684/
• [備考] 帝京大学薬学部薬化学研究室
  • URL: http://www.pharm.teikyo-u.ac.jp/