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» 2022年02月01日 15時00分 公開

薬剤の構造に含まれるベンゼン環を体内で合成し、がんを治療医療技術ニュース

理化学研究所は、薬剤の構造に含まれるベンゼン環を、遷移金属触媒を用いて体内で合成する技術を開発した。抗がん活性物質の原料と遷移金属触媒をマウスに静脈内投与すると抗がん活性物質が合成され、副作用なしでがん細胞の増殖を抑制できた。

[MONOist]

 理化学研究所は2022年1月10日、薬剤の構造に含まれるベンゼン環を、遷移金属触媒を用いて体内で合成する技術を開発したと発表した。また、抗がん活性物質の原料と遷移金属触媒をマウスに静脈内投与するだけで、体内のがん細胞の近くで抗がん活性物質が合成され、副作用なしでがん細胞の増殖を抑制することも確認した。東京工業大学らとの国際共同研究による成果だ。

キャプション マウス体内のがん細胞で抗がん活性物質のベンゼン環が合成され、抗がん作用が発揮される[クリックで拡大] 出所:理化学研究所

 研究チームはこれまでに、血清タンパク質アルブミンの疎水性ポケットに遷移金属触媒を導入すると、金属触媒が安定化し、生体内でも効率的に触媒反応が進行することを確認。標的部位の細胞と選択的に結合するN-型糖鎖をアルブミンに導入し、生体内の標的部位で薬理活性を示す化合物が生成する手法を開発してきた。

キャプション マウス体内のがんで機能する体内遷移金属触媒反応[クリックで拡大] 出所:理化学研究所

 この体内遷移金属触媒反応技術をさらに展開した今回の研究では、ルテニウム触媒によるベンゼン環形成反応を利用し、フラスコ内でナフタレンやビフェニルなどの各種ベンゼン誘導体を合成した。その後、生体内で抗がん活性物質の合成を検証した。

 合成する抗がん活性物質は、細胞内の微小管を構成するβ-チューブリンの重合を阻害することでがん細胞の増殖を抑制する、天然物コンブレタスタチンA-4の誘導体だ。また、副作用を抑えるため、正常組織のβ-チューブリンと結合できないように原料を設計した。

キャプション 体内遷移金属触媒反応を用いた抗がん活性物質のデザイン[クリックで拡大] 出所:理化学研究所

 HeLaヒト子宮頸がん細胞と選択的に結合する糖鎖を付加したアルブミンの疎水ポケットに、ルテニウム触媒を導入した後、糖鎖アルブミン・ルテニウム触媒と原料をHeLaがん細胞に作用させたところ、がん細胞の近くで抗がん活性物質が合成され、がん細胞の増殖を効率的に抑制することが確認できた。

キャプション 上:HeLaがん細胞に対する抗がん活性物質の合成、下:がん細胞の増殖抑制効果 出所:理化学研究所

 続いて、HeLa細胞を移植したがんモデルマウスで検証を試みた。この実験でも、体内金属触媒反応により抗がん活性物質が合成され、腫瘍の成長が抑制された。なお、モデルマウスに体重減少の副作用は見られなかった。

キャプション がん移植マウスへの静脈投与によるがん治療実験 出所:理化学研究所

 抗がん剤を用いるがん治療では、毒性のある薬剤を細胞に投与することで、がん組織にダメージを与えて悪性腫瘍を縮小していく。ただ、薬剤が正常細胞にも影響を及ぼすため、副作用が出ることがデメリットだった。今回の手法は、ベンゼン環以外のさまざまな分子の生体内合成にも応用できるとしており、今後、創薬やがん治療の基盤としての展開が期待される。

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