[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

触媒と光で脳内のアミロイドβを酸素化

[スポンサーリンク]

 

第330回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院薬学系研究科 金井 求 研究室 博士課程3年 (論文発表当時) の 永島 臨 さんにお願いしました。

永島さんは アルツハイマー病に関連するタンパク質アミロイドβを酸素化することで脳内アミロイドβを減少させる、生体適合性の高い新規光触媒を開発し、その成果を Science Advances 誌に報告しました[1]。プレスリリースはこちら

Nagashima, N., Ozawa, S., Furuta, M., Oi, M., Hori, Y., Tomita, T., Sohma, Y.; Kanai, M.;
“Catalytic photooxygenation degrades brain Aβ in vivo”,
Science Advances2021, 7, eabc9750
DOI: 10.1126/sciadv.abc9750.

さらに当該論文の成果は、有機化学の注目論文をハイライトし紹介するレビュー誌 Synfacts にも取り上げられました。

Contributor(s): Trauner, D.; Ko, T., “A Blood-Brain Barrier Penetrant Photooxygenation Catalyst for Aβ Degradation” Synfacts, 2021, 17, 0697, DOI: 10.1055/s-0040-1719746.

アルツハイマー病の治療薬は4種類の対症療法薬と、アミロイドβに対する抗体医薬アデュカヌマブ (ADUHELM™) のみが 2021 年 7 月現在承認されています (関連記事: アルツハイマー病に対する抗体医薬が米国FDAで承認)。アミロイドβはアルツハイマー病の治療標的として最も注目されておりますが、それに対する抗体医薬はコストや有効性の観点から汎用性があるとは言えない状況です。金井研究室では以前より触媒を用いたアルツハイマー病治療法の開発に力を入れており、第 54 回のスポットライトリサーチでも取り上げさせていただきました。今回、さらに進化させた光触媒を用いた永島さんらの研究成果は、実用性の高い新たなアルツハイマー病治療法の創出に繋がることが期待されています。

永島さんの研究を指導された東京大学薬学系研究科 教授の 金井 求 先生から、彼の研究と人柄についてコメントをいただきました。

永島さんは、研究も運動も後輩指導もできる、話していて気持ちの良い学生でした。修士の時は、エピゲノムを動かす化学触媒の開発をおこなっていましたが、博士に進学するときに全合成がやりたいと自ら訴えてきて、反応開発を基盤にした全合成プロジェクトを始めました。しかし、うまく行く前に世界中から同じ標的天然物の短工程全合成が複数報告されてしまいました。悶々とした日々の中でD2になる前に、今からならば難しいテーマをやりきる時間がまだあるのでテーマを変えてくれと、また自分から言ってきて、そこから取り組んだテーマが今回紹介させていただいた研究につながりました。

難しいテーマに果敢に挑まれ、限られた時間で立派にやりきる、まさしく研究者の理想像ですね!
それでは、インタビューをお楽しみください!

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

アルツハイマー病は認知機能の低下を主症状とする疾患で、現在大きな社会問題となっています。アルツハイマー病の発症は、アミロイドβ (Aβ) というペプチドの凝集が神経細胞を傷つけることに由来する、とするアミロイドβ仮説が一つの説として唱えられています。金井研究室ではこれまでに光照射下で触媒を作用させてAβを酸素化させ、それによってAβの凝集性や毒性が低減されることが見出していました。しかしそれら触媒の血液脳関門 (BBB) 透過性の低さから、静脈内投与を介した治療への応用に向けては課題を残していました。

今回我々は、BBB 透過可能な屈曲型光酸素化触媒を開発しました (後述)。本触媒を静脈内投与した後に体外から光照射を行うことで、アルツハイマー病モデルマウス脳内のAβを酸素化させることができました。更に脳内のAβ蓄積を抑制し、新たなアルツハイマー病治療法創出の可能性を示せました。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

光酸素化触媒を生体内反応へと適用するためには、

(1) 高い Aβ 選択性

(2) 組織透過性の高い長波長光での励起

(3) 高い BBB 透過性

の三点全てを満たす必要性がありました。実際に現在までに研究室で開発された触媒 [2-3] は、電子ドナー・アクセプター間の結合回転によってAβへの選択性を発現しており、分子が巨大になり BBB 透過能も低くなっていました。

そこで私はコンパクトな分子ながらAβへの選択性を発現する分子としてアゾベンゼン―ボロンコンプレックス触媒を開発しました。本触媒は Aβ非存在下では光照射されても屈曲運動を起こすことで活性がオフになっており、Aβと結合することでその運動が阻害され活性がオンになり酸素化を進行させることができます。さらに、小さな構造ながらオレンジ色の長波長光を吸収することができ、(1)~(3) の全ての特性を満たすことができました。設計した通りに化合物にスイッチ ON/OFF 機構を持たせられ、さらに脳内で酸素化できるような分子になったときは気持ちよかったです。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

やはり生体内での反応を達成するという部分が難しかったと思います。すでに研究室で作られた触媒もAβの選択性や長波長光の励起という観点では優れていたので、過去の触媒を超える分子を目指して、試行錯誤しながら様々な触媒を合成しました。上述した分子設計により生体内反応を達成しましたが、共同研究者の小澤くんとウエスタンブロッティングの結果を見た時には非常にうれしかったです。チャレンジングな研究テーマだったからこそ、大きくやりがいを感じることができました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

私が学部三年生だったときに、金井先生が研究室紹介で「生体内で起こっている一つ一つの現象は、細かく見たら全て化学反応です。化学者だからこそ貢献できる仕事があるはずで、化学のアプローチで生命科学や医療に貢献したい」とおっしゃっていて、非常に面白い考え方だと感じました。その考えには大学院を卒業し製薬会社に就職した現在も強く同意しています。

また、大学院での研究では AIE (凝集誘起発光) の性質を触媒のスイッチング設計に取り入れましたが、原子単位で分子を操って機能を発揮させられることも化学の面白さの一つだと思います。化学者として更に他分野を知り、取り入れ、分子を設計することで、科学全体を推し進められるような研究がしたいと思っています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

普段何気なく過ごしていた研究室ですが、自分が成長する上で非常に整っていた環境だったと思っています。ですが、大学院で研究できる時間は限られています。私は研究室時代、自分の分野だけでなく有機化学全体を学ぶように努めてきましたが、数年ではとても時間が (努力も…) 足りなかったと思っています。その限られた研究室の時間を後悔無く過ごせるよう心より応援しております。

最後に、ご指導くださいました 金井 求 教授、相馬 洋平 講師 (現 和歌山県立医科大学薬学部 教授) に深く感謝いたします。また共同で研究・ディスカッションしてくださいました金井研の皆様、東大薬 富田研の皆様にも感謝申し上げます。

研究者の略歴

名前: 永島 臨 (Nozomu NAGASHIMA)

所属: 東京大学大学院薬学系研究科 金井研究室

研究テーマ: アルツハイマー病治療を志向した生体内アミロイドβ光酸素化触媒の開発

 

永島様、金井先生、ご協力いただきありがとうございました。
それでは、次回のスポットライトリサーチもお楽しみに!

参考文献

  1. Nagashima, N., Ozawa, S., Furuta, M., Oi, M., Hori, Y., Tomita, T., Sohma, Y.; Kanai, M.; “Catalytic photooxygenation degrades brain Aβ in vivo“, Science Advances2021, 7, eabc9750, DOI: 10.1126/sciadv.abc9750.
  2. Ni, J.; Taniguchi, A.; Ozawa, S.; Hori, Y.; Kuninobu,Y.; Saito, T.;  Saido, T.C.; Tomita, T.; Sohma, Y,: Kanai, M., “Near-Infrared Photoactivatable Oxygenation Catalysts of Amyloid Peptide” Chem, 2018, 4, 807–820. DOI: 10.1016/j.chempr.2018.02.008.
  3. Photo-oxygenation inhibits tau amyloid formation

金井研究室のスポットライトリサーチ

アミロイド認識で活性を示す光触媒の開発:アルツハイマー病の新しい治療法へ
トリプトファン選択的なタンパク質修飾反応の開発

関連記事

アルツハイマー病に対する抗体医薬が米国FDAで承認
アルツハイマー病患者の脳内から0価の鉄と銅が発見される

関連書籍

[amazonjs asin=”4320044622″ locale=”JP” title=”エネルギー変換型光触媒 (化学の要点シリーズ)”] [amazonjs asin=”4896326865″ locale=”JP” title=”病気がみえる 〈vol.7〉 脳・神経”] [amazonjs asin=”4260041665″ locale=”JP” title=”認知症ハンドブック 第2版”]
Avatar photo

DAICHAN

投稿者の記事一覧

創薬化学者と薬局薬剤師の二足の草鞋を履きこなす、四年制薬学科の生き残り。
薬を「創る」と「使う」の双方からサイエンスに向き合っています。
しかし趣味は魏志倭人伝の解釈と北方民族の古代史という、あからさまな文系人間。
どこへ向かうかはfurther research is needed.

関連記事

  1. 含ケイ素四員環 -その1-
  2. 有機反応を俯瞰する ーMannich 型縮合反応
  3. 天然の保護基!
  4. 「重曹でお掃除」の化学(その2)
  5. 【日産化学 21卒】START your chemi-story…
  6. 金属容器いろいろ
  7. 第四回Vプレミアレクチャー「金属錯体を利用した光化学アップコンバ…
  8. 第一手はこれだ!:古典的反応から最新反応まで3 |第8回「有機合…

注目情報

ピックアップ記事

  1. ラスカー賞に遠藤章・東京農工大特別栄誉教授
  2. 【追悼企画】鋭才有機合成化学者ーProf. David Gin
  3. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」②(解答編)
  4. 製薬産業の最前線バイオベンチャーを訪ねてみよう! ?シリコンバレーバイオ合宿?
  5. ミケーレ・パリネロ Michele Parrinello
  6. 【大正製薬】キャリア採用情報(正社員)
  7. 第102回―「有機薄膜エレクトロニクスと太陽電池の研究」Lynn Loo教授
  8. シャンカー・バラスブラマニアン Shankar Balasubramanian
  9. TED.comで世界最高の英語プレゼンを学ぶ
  10. トラウベ プリン合成 Traube Purin Synthesis

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年8月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

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