[スポンサーリンク]

一般的な話題

アスタチンを薬に使う!?

[スポンサーリンク]

アスタチン(At)という元素をご存じでしょうか?・・・え、そんなの知らない!?まぁ無理もないでしょう。化学を専門とする筆者にしても、これまでの人生で一度もお目にかかったことがない元素です。
実にこれは希少中の希少である放射性ハロゲン元素です。その宿命として寿命が短く、研究はあまり進んでいません。性質は今もってほとんどに包まれています。

astatine_5

しかし最近になってこのアスタチン元素に、一つの応用が考えられつつあるようです。それは放射線療法です。

 

放射線同位体(RI)内用療法とは?

ざっくり言うと、「放射性元素を含む化合物を投与し、体内から放射線で病巣細胞を攻撃する治療法」です。

・・・え、これは全身被曝じゃ無いのか!?やたらめったら細胞を攻撃するなんて危ないじゃないか!!・・・と思えるかも知れません。

しかしご安心ください。この目的で使われるのは飛程の短いβ線です。組織内で数ミリメートルしか飛ばないため、直接触れたりしない限り、体外からは浴びたくても浴びようがありません。そして勿論、放射性元素をそのまま投与するわけではありません。認識能を持つ化合物とくっつけて、病巣部位だけに集積させて使います。
この考えに基づく医薬の代表例として、90Y-ゼヴァリン(2002年に米国で上市)が知られています。β線放出核種である90Y(イットリウム90)を、抗CD20抗体にキレート担持させた形をしています。つまりは抗体医薬の一種です。

これは非ホジキンリンパ腫というがんの治療に有効とされています。抗体ががん細胞を認識し、そこに付随する放射性核種が壊変によってβ線を放出、これががん細胞細胞のみを集中攻撃します。β線の組織内飛程が適切なため、抗体結合部位の周りにあるがん細胞も攻撃でき、治療効果が増大します(クロスファイアー効果)。

(画像:http://zevalin.jp/unmember/qa.html)

画像はこちらのサイトより引用

 

アルファ線をRI内用療法に応用する

使い方次第では薬にもなる放射線ですが、β線はエネルギーが低く、限られた治療以外には実用されていません。

より広汎な応用を目指す観点から、α線の利用も検討されつつあります[1]。こちらはβ線よりもさらに飛程が短い反面、線エネルギー付与率が高いという特徴が有ります。

このα線の特性により、腫瘍への局在がうまく行くなら正常組織への被曝を少なくできる、つまり副作用の軽減が見込めると考えられています。線エネルギー付与率が高いため、DNA二重鎖切断能や細胞殺傷力も大きくできます。また、放射線抵抗性を示す低酸素細胞や、感受性の低いS後期細胞にも有効だと考えられています。

画像:論文[1]より引用

論文[1]より引用

たとえば223Ra(ラジウム223)から放出されるα線の組織中平均飛程は、100マイクロメートル以下とされています。これは細胞数個分の長さに相当するため、ごくごく近傍のみで効果を示すにとどまります。逆に言えば、いかにして病巣部にこれを集積させるかがカギとなります。

最近、ノルウェーのAlgeta社により、223Raが転移性骨腫瘍治療薬(商品名 Xofigo)として応用されました。2013年には米国で医薬承認を受けています。

アルカリ土類金属であるラジウムは、カルシウム主体の骨に親和性があります。投与によって骨代謝の亢進した転位部位にのみ集積し、腫瘍選択的な治療効果を示すとされています。

Xofigo soln for inj 1_000 kBq_mL6002PPS0

とはいえα線の飛程は短く、腫瘍細胞へ十分な線量が到達するかは疑問とされています。なぜ薬効があるのかについては、未解明の点も多く残されているようです。

 

アスタチンの利用

既に述べたとおり、α線放出核種は病巣付近に精密集積させてこそ効果を発揮します。より応用範囲を広げるには、認識能を担う抗体・小分子医薬に結合させておく必要があります。

しかしα線放出核種は一般に複数回の壊変を経るため、元素の物理化学的性質がたびたび変化します。つまり、キレートなどで安定担持を行うことが難しいという問題があるのです。

ここで満を持してアスタチンの登場です!!

211At(半減期:7.2時間、平均エネルギー:6.79 MeV、α線飛程:55-70μm)は、他のα線核種と違ってハロゲン元素であるため、安定な共有結合で医薬分子に導入できる特長を持っています。

また壊変は100%α線放出であり、γ線放出過程を含みません。このため他の核種よりも安全に取り扱えます。また、壊変途中の211Po X線を利用すればイメージングにも応用でき、体内動態を詳細に追える利点もあるようです。

さてこのアスタチン、どうやって医薬分子に導入すれば良いのでしょうか?

非常にマニアックな有機合成ですが、スズ試薬を用いた方法が知られるようです(下図)[3]。

astatine_3

またこの方法で作ったアスタチン化抗体・小分子医薬を実際の治療へ使うべく、作業工程のオートメーション化なども検討されていようです[4]。

アスタチン導入オートメーション装置。グローブボックス内に設置する。j)が反応容器(論文[4]より)

アスタチン導入オートメーション装置。グローブボックス内に設置する。f)が化学反応容器(論文[4]より)

おわりに

現代の医薬開発は、難治性疾患を主標的としています。ともあれ病気さえ治れば・・・と手段を選ばなくなりつつあるのでしょうか。こんなものまで持ち出してくるのかよ!・・・というのがこのお話を知ったときの偽らざる第一印象ではありました。

アスタチンに限らず、RI内用療法では放射性核種を扱う化学変換が良く使われます。これには「半減期との競争」という問題が常につきまとっています。化合物を壊さず、高速・短時間で進行する反応開発研究は、こういった分野において需要があるといえます。普段なかなか思い付かない観点ではありますが、有機合成化学者にも貢献できることはありそうです。

ただ、アスタチンには安定同位体が存在しないため、常に放射性核種で反応検討を行う必要があるようです。患者の命を救うためなら、体を張るなんて何のその!・・・との信念を持てる人が、この辺りの分野を進歩させていく?のかもしれません。

放射線研究はこのWikipedia項目にも記されるがごとく、壮絶な逸話が満載ですが、アスタチンの世界もなかなかに壮絶と思えます・・・いかがでしょう?

 

関連文献

  1.  “α線内用療法の現状と展望” 細野 眞、Isotope News 2013年7月号 No711 [PDF] 
  2.  (a) “Enigmatic astatine” D. S. Wilber, Nat. Chem. 2013, 5, 246. doi:10.1038/nchem.1580 (b) 邦訳:謎めいた元素「アスタチン」 
  3.  “Astatine-211 labeling: a study towards automatic production of astatinated antibodies” E. Aneheim; H. Jensen; P. Albertson; S. Lindegren, J. Radioanal. Nucl. Chem. 2015, 303, 979. DOI: 10.1007/s10967-014-3561-8
  4. “Automated astatination of biomolecules – a stepping stone towards multicenter clinical trials” E. Aneheim; P. Albertsson; T. Bäck; H. Jensen; S. Palm; S. Lindegren, Sci. Rep. 2015, 5, 2025. DOI: 10.1038/srep12025

 

関連動画

 

外部リンク

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 【4月開催】第七回 マツモトファインケミカル技術セミナー
  2. 有機合成化学協会誌2017年6月号 :創薬・糖鎖合成・有機触媒・…
  3. ニンニクの主要成分を人工的につくる
  4. 第3回ITbM国際シンポジウム(ISTbM-3)、第11回平田ア…
  5. 第二回ケムステVシンポ「光化学へようこそ!」開催報告
  6. 日本薬学会第138年会 付設展示会ケムステキャンペーン
  7. 【日産化学 22卒/YouTube配信!】START your …
  8. 化学者と不妊治療

注目情報

ピックアップ記事

  1. Imaging MS イメージングマス
  2. 「オープンソース・ラボウェア」が変える科学の未来
  3. リンダウ会議に行ってきた③
  4. ラボでのスケールアップ検討と晶析・攪拌でのトラブル対応策【終了】
  5. 人生、宇宙、命名の答え
  6. 第48回「分子の光応答に基づく新現象・新機能の創出」森本 正和 教授
  7. アレーン三兄弟をキラルな軸でつなぐ
  8. アルデヒドのC-Hクロスカップリングによるケトン合成
  9. 100年以上未解明だった「芳香族ラジカルカチオン」の構造を解明!
  10. 可視光エネルギーを使って単純アルケンを有用分子に変換するハイブリッド触媒系の開発

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2015年11月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

最新記事

ナノグラフェンの高速水素化に成功!メカノケミカル法を用いた芳香環の水素化

第660回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院理学研究科(有機化学研究室)博士後期課程3年の…

第32回光学活性化合物シンポジウム

第32回光学活性化合物シンポジウムのご案内光学活性化合物の合成および機能創出に関する研究で顕著な…

位置・立体選択的に糖を重水素化するフロー合成法を確立 ― Ru/C触媒カートリッジで150時間以上の連続運転を実証 ―

第 659回のスポットライトリサーチは、岐阜薬科大学大学院 アドバンストケミストリー…

【JAICI Science Dictionary Pro (JSD Pro)】CAS SciFinder®と一緒に活用したいサイエンス辞書サービス

ケムステ読者の皆様には、CAS が提供する科学情報検索ツール CAS SciFind…

有機合成化学協会誌2025年5月号:特集号 有機合成化学の力量を活かした構造有機化学のフロンティア

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年5月号がオンラインで公開されています!…

ジョセップ・コルネラ Josep Cornella

ジョセップ・コルネラ(Josep Cornella、1985年2月2日–)はスペイン出身の有機・無機…

電気化学と数理モデルを活用して、複雑な酵素反応の解析に成功

第658回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 農学研究科(生体機能化学研究室)修士2年の市川…

ティム ニューハウス Timothy R. Newhouse

ティモシー・ニューハウス(Timothy R. Newhouse、19xx年xx月x日–)はアメリカ…

熊谷 直哉 Naoya Kumagai

熊谷 直哉 (くまがいなおや、1978年1月11日–)は日本の有機化学者である。慶應義塾大学教授…

マシンラーニングを用いて光スイッチング分子をデザイン!

第657 回のスポットライトリサーチは、北海道大学 化学反応創成研究拠点 (IC…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP