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2020 年度 実施状況報告書

レドックス制御と低酸素部位指向性配位子設計による固形がん用プロドラッグ錯体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K05533
研究機関関西大学

研究代表者

中井 美早紀  関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (40527115)

研究分担者 矢野 重信  奈良女子大学, 大和・紀伊半島学研究所, 協力研究員 (60011186)
小倉 俊一郎  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90343160)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード抗がん薬 / 低酸素腫瘍細胞 / レドックス制御
研究実績の概要

本研究の目的はCo(III)錯体の酸化還元電位の精密制御および低酸素部位蓄積性官能基の導入による低酸素腫瘍細胞高選択性次世代Co(III)錯体プロドラッグの開発である。特に昨年度は、酸化還元電位の精密制御されたCo(III)錯体の合成の確立に着手した。
まず、種々の酸化還元電位を持つCo(III)錯体の合成とキャラクタリゼーション並びに酸化還元電位の測定を行った。具体的には、[Co(Me2bpy)2(CO3)]Cl, [Co(tBu2bpy)2(CO)3]Cl (Me2bpy = 4,4’-dimethyl-2,2’-bypyridine, tBu2bpy = 4,4’-ditertbuthyl-2,2’-bipyridine)錯体の合成、並びに既存の論文に基づいて[Co(TPA)(CO3)](PF6), [Co(TPA)Cl2](ClO4), [Co(TPA)(NO2)2](ClO4) (TPA = Tris(2-pyridylmethyl)amine)の合成を行った。TPA錯体では酸化還元電位は精密に制御できたものの、いずれの錯体も細胞毒性は示さなかった。以上のことから、ビピリジン並びにフェナントロリン錯体が低酸素腫瘍細胞に対して有効的であることが判明した。ビピリジンCo錯体では予想通りアルキル基の電子供与性に影響し、[Co(bpy)2(CO3)]Cl > [Co(Me2bpy)2(CO3)]Cl > [Co(tBu2bpy)2(CO)3]Clの順に還元されやすいことを確認した。本年度は、これらのビピリジルCo(III)錯体についてHeLa細胞を用いて細胞アッセイを行う予定である。さらに、高い抗がん活性を持つポリピリジンCo(III)錯体は還元剤であるアスコルビン酸に対して高い反応性を持つのに対して、TPA錯体はほとんどアスコルビン酸との反応性を示さなかった。この結果は、レドックス制御のみならず、アスコルビン酸との反応性が抗がん活性に関与されることが判明した。
本年度では、このポリピリジンCo(III)錯体にクマリン部位を導入したCo(III)錯体並びに低酸素部位蓄積性官能基である2-ニトロイミダゾールを持つCo(III)錯体の合成を予定している。

現在までの達成度 (区分)
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

TPA錯体では、いずれの錯体も細胞毒性は示さなかったものの、Co周りの配位子を変化させることにより、Co(III)錯体の還元電位を制御できることが判明した。そこで、この知見を基にして、高い抗がん活性能が期待できるポリピリジン誘導体配位子に焦点を絞り、ポリピリジン誘導体配位子を持つCo(III)錯体を3種類合成し、また配位子の電子供与性に応じてCo(III)錯体が還元されくいことも確認した。
高い抗がん活性を持つポリピリジンCo(III)錯体は還元剤であるアスコルビン酸に対して高い反応性を持つのに対して、TPA錯体はほとんどアスコルビン酸との反応性を示さなかった。また、抗がん活性は、解離した配位子の種類には依存しないことが判明した。この結果は、解離した配位子自体の毒性ではなく、Co(III)錯体自体の抗がん活性であることが示唆された。したがって、これからはレドックス制御のみならず、アスコルビン酸との反応性が抗がん活性に関与されることが判明した。本年度は、抗がん活性を持つCo(III)錯体のドラッグデザインをする上で重要な知見が得られた。来年度は、これらのポリピリジンCo(III)錯体が細胞内で同様の反応を行っていくのかを追跡するとともに、抗がん活性評価を検討していく。

今後の研究の推進方策

1.得られたポリピリジンCo(III)錯体の抗がん活性とそのメカニズムの解明についてを検討する。具体的にはHeLa細胞ならびに東工大の小倉先生のご協力のもと、低酸素誘導因子(HIF)の発現量やp300タンパク質の発現量をウェスタンブロット法を用いて検討を行う。さらにフローサイトメトリーをもちいてアポトーシス検出ならびに細胞周期解析を来ない細胞死のメカニズム解明を行う。
2.抗がん活性をもつポリピリジンCo(III)錯体にナフタレン、クマリンなどの蛍光物質を導入した錯体の合成を行う。この蛍光物質を導入したCo(III)錯体を用いて、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、細胞内のCo(III)錯体の蓄積分布や、Co(III)錯体の化学種の特定を行う。
3.低酸素細胞への蓄積の向上を目指して、2-nitroimidazoleをポリピリジンCo(III)錯体に導入することを検討する。クリックケミストリー並びにエステル結合を利用してポリピリジン配位子に2-nitroimidazole部位の導入を行う。さらに細胞アッセイにより抗がん活性評価を検討する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍のため学会参加ができず、旅費に相当金額が使用できなかったため。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] ポリピリジン Pt(IV)錯体の合成と酸化的 DNA 切断活性評価2020

    • 著者名/発表者名
      中井美早紀 ,野間智寛,石川 典,矢野重信 ,中林安 雄
    • 学会等名
      第53回酸化反応討論会

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公開日: 2021-12-27  

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