[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

がんをスナイプするフェロセン誘導体

[スポンサーリンク]

がん細胞中で活性化されミトコンドリアへ集積するフェロセン誘導体が開発された。がん細胞選択的な医薬品開発やイメージングへ応用可能である。

がん細胞選択的に作用する抗がん剤

がんの治療技術はここ10年間で急速に進歩しているものの、化学療法に伴う副作用は未だ大きな問題である。そこで、ガン細胞に過剰に発現しているキナーゼタンパク質(1)や活性酸素種(ROS)濃度増加(1A)(2)など、ガン細胞特有の性質が着目された。これらの特徴をターゲットにした抗がん剤は、がん細胞特異的に作用し副作用を軽減できるため、患者のQOL向上の面などから需要は大きい。

 その中でもミトコンドリアは遺伝子の発現調整や代謝制御などの重要な機能を有しているため、新たながん選択的な抗がん剤の標的として盛んに研究が行われている(3)。例えばがん細胞のミトコンドリアの膜電位は通常細胞よりも負に分極しているため(1A)、カチオン種(脂溶性カチオン種; DLCs)がミトコンドリアに集積しやすい。これを利用したがん選択的抗がん剤としてR123(1)(4)MKT-077(2)(5)のようなDLCsが有効と考えられたが、いずれも副作用および薬効の低さから実用化に至っていない(1B)

 今回MokhirらはROSによりDLCsを発生させるハイブリッド戦略により、がん細胞選択的な抗がん活性を有するフェロセン誘導体3の開発に成功した(1C)。すなわち、3は細胞内でROSによりDLCs3’に変換された後、ミトコンドリア内に移行し活性を示す。がん細胞特有の高濃度ROSにより3の生成ががん細胞内選択的に起こるのに加え、ミトコンドリアの膜電位差(ΔΨC)が大きいためミトコンドリア選択性も高い。このようにして3はがん細胞高選択的に働くことができる。

図1. (A)がん細胞特有の性質 (B) 抗がん活性を有するDLCs (C) ROSおよびDLCsを利用したがん選択的抗がん剤

ROS-Responsive N-Alkylaminoferrocenes for Cancer-Cell-Specific Targeting of Mitochondria

Reshetnikov, V.; Daum, S.; Janko, C.; Karawacka, W.; Tietze, R.; Alexiou, C.; Paryzhak, S.; Dumych, T.;

Bilyy, R.; Tripal, P.; Schmid, B.; Palmisano, R.; Mokhir, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, Early View.  DOI: 10.1002/anie.201805955

論文著者の紹介

研究者:Andriy Mokhir

研究者の経歴:

-1995 BSc, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Ukraine
-1997 Ph. D, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Ukraine
1997-2001 Posdoc, North Dakota State University, USA (Prof. Kenton Rodgers); Tufts University, USA (Prof. Clemens. Richert); Heidelberg University, Germany (Prof. Roland Kramer)
2002-2010 Group Leader at Heidelberg University
2011-2012 Guest Prof. at Wien University, Austria
2012-2013 Prof. (W2) at Heidelberg University, Germany
2013- Prof. (W2) at Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg, Germany

研究内容:ケミカルバイオロジー、創薬化学

論文の概要

著者らはまずフェロセン誘導体ががん細胞のミトコンドリアに集積するかを確認するため、誘導体4を合成した。4自身はフェロセン蛍光部位間での光誘起電子移動のため蛍光を示さないが、ROSにより4が活性されて生成する4’は蛍光を示す。1のようなローダミン誘導体のミトコンドリア標識剤と4をがん細胞(A2780)および通常細胞(NHDF)に投与し蛍光を確認したところ、A2780ではCh2が確認されたのに加え、Ch1Ch2の蛍光部位が一致した。一方NHDFではCh2が現れなかった。以上より4はがん細胞中でのみROSによって4’へ変換され、DLCsによりミトコンドリアに集積すると判明した(2A)

 この知見よりフェロセンユニットが抗がん剤のキャリアーに応用できると予測された。そこで、カルボプラチンとフェロセンユニットを組み合わせたフェロセン誘導体5を合成した。その後、5、カルボプラチン誘導体6とシスプラチン(7)を、A2780、シスプラチン耐性A2780(A2780cis)およびNHDFへ投与して活性評価を行った。A2780では56よりも高い活性を示したことから、フェロセンユニットが抗がん剤の活性を高めていると判明した(2B Table 1)5を投与した場合、6の場合よりミトコンドリアに含まれるPtの割合が大きいこともこの結果を支持する(2B Figure 1)。また、A2780cis57を投与した場合、7の活性は低下したが、5A2780の場合と同等の活性を維持しており、5がシスプラチン耐性型にも有効であるとわかった(2B Table 2)。さらに、5NHDFにおいて毒性を示さず、副作用の少ない抗がん剤となりうる可能性を示唆している(2B Table 3)

以上、がん選択的な染色および殺傷が可能なフェロセン誘導体が開発された。がんの治療や診断への応用が期待される。

図2. (A) ミトコンドリアのイメージング (B) 活性評価 (図 論文より引用、一部改変)

 

参考文献

  1. Wiestner, A. Blood,2012, 120, 4684. DOI: 1182/blood-2012-05-423194.
  2. Reshetnikov, V.; Daum, S.; Mokhir, A. Chem Eur. J. 2017, 23, 5678. DOI:10.1002/chem.201701192.
  3. Vander Heiden, M. G.; DeBerardinis, R. J. Cell 2017, 168, 657. DOI: 1016/j.cell. 2016.12.039.
  4. Modica-Napolitano, J. S.; Aprille, J. R. Cancer Res.1987, 47, 4361. (LINK)
  5. Britten, C, D.; Rowinsky, E. K.; Baker, S. D.; Weiss, G. R.; Smith, L.; Stephenson, J.; Rothenberg, M.; Smetzer, L.; Cramer, J.; Collins, W.; Von Hoff, D. D.; Eckhardt, S. G. Clin. Cancer Res.2000, 6, 42. ((LINK)
Avatar photo

山口 研究室

投稿者の記事一覧

早稲田大学山口研究室の抄録会からピックアップした研究紹介記事。

関連記事

  1. 会社でも英語を重視?―さて詮なきことか善きことか
  2. 「生合成に基づいた網羅的な天然物全合成」—カリフォルニア大学バー…
  3. 「未来博士3分間コンペティション2020」の挑戦者を募集
  4. 工学的応用における小分子キラリティーの付加価値: Nature …
  5. シンクロトロン放射光を用いたカップリング反応機構の解明
  6. 鉄触媒を使い分けて二重結合の位置を自由に動かそう
  7. 有機合成化学協会誌2023年6月号:環状ペプチド天然物・フロキサ…
  8. 計算と実験の融合による新反応開発:対称及び非対称DPPEの簡便合…

注目情報

ピックアップ記事

  1. ハートウィグ・宮浦C-Hホウ素化反応 Hartwig-Miyaura C-H Borylation
  2. メチレン架橋[6]シクロパラフェニレン
  3. 研究室の安全性は生産性と相反しない
  4. 高峰譲吉の墓
  5. スマホページをリニューアルしました
  6. 血液検査による新しいがん診断方法の開発!
  7. 福山透 Tohru Fukuyama
  8. 化学者のためのエレクトロニクス講座~代表的な半導体素子編
  9. ケムステVシンポ、CSJカレントレビューとコラボします
  10. 椎名マクロラクトン化 Shiina Macrolactonization

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年10月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  

注目情報

最新記事

“とび跳ねる水滴”に潜む物理 〜接触時間とエネルギー源で読む撥水・防氷のテク〜

熱したフライパンに落ちた水滴が、玉になってコロコロと走り回り、冷えた面では、結露水が合体した瞬間に跳…

AI時代に研究者がすでに持っている力・これから伸ばしたい力

論文要約や文献検索など、研究現場でもAI活用が日常化する一方、「自分の仕事の先行き」に漠然とした不安…

miHub®を活用した探索的データ解析の実践

開催概要研究開発においてデータ活用が進む中、機械学習モデルの構築や予測解析に…

“ある特効薬”のはなし ~本田宗一郎氏の回想から

Tshozoです。最近実家に戻っては色々と廃棄するなどの店じまいを少しずつ進めているのですが、中…

高分子鎖を束ねた新しい共重合体「束状共重合体」が誕生

第715回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 工学系研究科(植村研究室)に所属されていた亀谷…

2026年「有機溶媒危機」へのアンサー。北大発・メカノクロスが挑む、溶媒に依存しない新たな合成法 = “メカノケミカル有機合成”の社会実装

株式会社メカノクロスは、メカノケミカル有機合成技術の社会実装に挑む北海道大学発の…

“壊れないよう” に作ってきた半導体ポリマーを、あえて “壊れるよう” に作る化学

半導体ポリマーは長いあいだ、「いかに壊れにくく、長持ちさせるか」といったような安定性を競って進歩して…

有機合成化学協会誌2026年7月号:固体高分子電解質・電子ドナー・アクセプター錯体・機械学習法・trichodermamide類・エナンチオ選択的スキップジエン合成法

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2026年7月号がオンラインで公開されています。…

第62回Vシンポ「見えない空気を科学する~センサによる室内環境・臭気の見える化と快適空間デザインの最前線~」を開催します!

こんにちは、Macyです。第62回Vシンポのご案内をさせていただきます。今回は、前回同様…

【協和ファーマケミカル】新卒採用情報(2028年卒)

協和ファーマケミカルが求めているのは、有機合成の知識や実験経験を身につけ、活かし…

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