| 研究課題/領域番号 |
21J22064
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
常冨 純矢 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| キーワード | ホウ素中性子捕捉療法 / バイオマーカー酵素活性 / がん / ケミカルバイオロジー / 創薬 / 小分子薬剤 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、新規BNCT小分子薬剤の開発を目指すため、①新規BNCT薬剤候補化合物の設計・合成 ②培養細胞系における候補化合物の機能評価、の2つに主に注力した。
当研究室ではこれまでに、各種酵素活性を検出可能な蛍光プローブライブラリーを開発し、これを生細胞や臨床検体へと適用することで、がん特異的な酵素活性を網羅的に評価可能な技術を確立している。ここで見出されたがん特異的な酵素活性を利用することで、がんに高い選択性を示すBNCT薬剤の開発が可能であり、患者固有の酵素活性プロファイルに対応したBNCTが実現できると考えた。さらにホウ素薬剤に細胞内滞留性を付与するため、キノンメチド種に着目し、ホウ素薬剤をタンパク質やグルタチオンといった細胞内求核種と共有結合を形成させることを狙った。まずは、腫瘍細胞特異的に高発現するジペプチジルペプチダーゼⅣ（DPP-Ⅳ）を当面の標的酵素として選択し、酵素反応を経て初めてキノンメチド種を生成し、細胞内にmetabolic trappingするようなホウ素薬剤を設計した。これに基づき合成した薬剤候補化合物EP-4OCB-FMAをDPP-Ⅳ精製酵素と反応させLC-MSにより解析したところ、速やかにキノンメチド種を生成することが示唆された。さらにグルタチオンやシステイン共存下ではこれら付加体の形成が示唆された。以上の結果は、本候補化合物が設計通り酵素活性依存的に細胞内に取り込まれ、細胞内のタンパク質にラベル化していることを強く示唆している。また、EP-4OCB-FMAをDPP-Ⅳ高発現／低発現細胞種へと投与した後、細胞内ホウ素濃度をMP-AESにより定量したところ、薬剤の高い酵素発現選択性と細胞内ホウ素濃度を実現した。以上より、本薬剤がDPP-Ⅳ高発現細胞選択的な集積を実現する、有効なBNCT薬剤として機能する可能性が示唆された。
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| 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
本年度は、BNCT薬剤候補化合物となる薬剤EP-4OCB-FMAの合成に成功した。本薬剤はがん特異的に高発現を示すDPP-Ⅳと反応した後、システインなどの求核種と共有結合を形成することが示唆されている。さらに培養細胞での実験において、本薬剤はDPP-Ⅳ高発現細胞に選択的に集積し、かつwash操作後も高濃度のホウ素を維持できることが明らかになった。以上の結果は、①がん特異的酵素活性の利用による高いがん選択性の実現、②キノンメチドケミストリーの利用による細胞内滞留性の実現、という2つの分子デザイン・戦略がBNCT薬剤開発において非常に有用であることを示している。今後この分子デザインに基づきDPP-Ⅳ以外のバイオマーカー酵素を標的としたBNCT薬剤開発へと展開していくことが可能だと考えられ、本年度に得られた知見は今後の研究遂行に大いに役立つと期待される。以上の結果は概ね当初の目標通りの成果であったため、上記の評価とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までに得られたBNCT薬剤候補化合物EP-4OCB-FMAを軸に、更なる評価を進めていく。EP-4OCB-FMAは、上記の通りBNCT薬剤として機能する可能性が示唆されているが、DPP-Ⅳ高発現細胞への毒性が課題として挙げられる。そこで、化合物のリンカー部分やホウ素クラスター構造を変化させ、最適化することで毒性の軽減を目指す。また、EP-4OCB-FMAの分子設計を元に、γ-glutamyltranspeptidase (GGT) やβ-galactosidaseといった他のがんバイオマーカー酵素を標的とした候補化合物も合成・機能評価を更に進めていき、幅広い標的酵素への適用を図る。さらにEP-4OCB-FMAを担癌モデルマウスにも適用し、投与形態・動態などのin vivo評価を行い、必要に応じて候補化合物の構造最適化やDDS技術の利用を検討することで、腫瘍選択的にホウ素を集積させるBNCT薬剤の開発を目指す。
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