[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)

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. 【書籍】イシューからはじめよ~知的生産のシンプルな本質~
  2. 有機合成化学協会誌2022年9月号:π-アリルパラジウム・ポリエ…
  3. 遷移金属の不斉触媒作用を強化するキラルカウンターイオン法
  4. 化学連合シンポ&化学コミュニケーション賞授賞式に行ってきました
  5. どっちをつかう?:in spite ofとdespite
  6. マテリアルズ・インフォマティクスを実践するためのベイズ最適化入門…
  7. 【11月開催】第十三回 マツモトファインケミカル技術セミナー  …
  8. 太陽光変換効率10%での人工光合成を達成

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. スケールアップで失敗しないために 反応前の注意点
  2. 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
  3. 細胞集め増やす化合物…京大化学研発見、再生医療活用に期待
  4. パテントクリフの打撃顕著に:2012製薬業績
  5. 【誤解してない?】4s軌道はいつも3d軌道より低いわけではない
  6. 重水素 (Deuterium)
  7. クリックケミストリー / Click chemistry
  8. 2009年7月人気化学書籍ランキング
  9. 二刀流センサーで細胞を光らせろ!― 合成分子でタンパク質の蛍光を制御する化学遺伝学センサーの開発 ―
  10. 渡辺化学工業ってどんな会社?

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

ベテラン研究者 vs マテリアルズ・インフォマティクス!?~ 研究者としてMIとの正しい向き合い方

開催日 2024/04/24 : 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足…

第11回 慶應有機化学若手シンポジウム

シンポジウム概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大…

薬学部ってどんなところ?

自己紹介Chemstationの新入りスタッフのねこたまと申します。現在は学部の4年生(薬学部)…

光と水で還元的環化反応をリノベーション

第609回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院薬学研究院(精密合成化学研究室)の中村顕斗 …

ブーゲ-ランベルト-ベールの法則(Bouguer-Lambert-Beer’s law)

概要分子が溶けた溶液に光を通したとき,そこから出てくる光の強さは,入る前の強さと比べて小さくなる…

活性酸素種はどれでしょう? 〜三重項酸素と一重項酸素、そのほか〜

第109回薬剤師国家試験 (2024年実施) にて、以下のような問題が出題されま…

産総研がすごい!〜修士卒研究職の新育成制度を開始〜

2023年より全研究領域で修士卒研究職の採用を開始した産業技術総合研究所(以下 産総研)ですが、20…

有機合成化学協会誌2024年4月号:ミロガバリン・クロロププケアナニン・メロテルペノイド・サリチル酸誘導体・光励起ホウ素アート錯体

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2024年4月号がオンライン公開されています。…

日本薬学会第144年会 (横浜) に参加してきました

3月28日から31日にかけて開催された,日本薬学会第144年会 (横浜) に参加してきました.筆者自…

キシリトールのはなし

Tshozoです。 35年くらい前、ある食品メーカが「虫歯になりにくい糖分」を使ったお菓子を…

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