[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

パラトーシスを誘導する新規化合物トリプチセンーペプチドハイブリッド(TPHs)の創製

[スポンサーリンク]

第403回のスポットライトリサーチは、東京理科大学大学院 薬学研究科薬科学専攻 青木研究室に在籍されていた山口 晃平 (やまぐち こうへい)さんにお願いしました。

青木研究室では生物有機化学を専門とし、金属錯体、有機分子の化学反応や自己集積を活用した新規薬剤の開発、機能性超分子の設計と合成、機能開発などを具体的な研究テーマとして取り込んでいます。

本プレスリリースは、がん細胞のパラトーシスに強く作用する錯体の合成とその機構の解明についての研究成果で発表されました。そもそもパラトーシスとは、細胞内の遺伝的にコードされた機構により生じるプログラム細胞死の一つですが、原因となるメカニズムなど未解明な部分が多く、このプロセスをより深く理解することでがんなどの治療のための新しい戦略につながる可能性があります。青木研究室では以前にイリジウム(III)錯体-ペプチドハイブリッド化合物(IPHs)を合成し、この化合物ががん細胞のパラトーシスを誘発することを見出していました。今回、パラトーシス誘導機構をより詳細に明らかにするため、IPHsとは分子構造が大きく異なる3種類の新規ハイブリッド化合物を合成し、それらの機能評価と作用機序の解明に成功しました。

この研究成果は、「Bioconjugate Chemistry」誌およびプレスリリースに公開されています。

Design, Synthesis, and Anticancer Activity of Triptycene–Peptide Hybrids that Induce Paraptotic Cell Death in Cancer Cells

Kohei Yamaguchi, Kenta Yokoi, Masakazu Umezawa, Koji Tsuchiya, Yasuyuki Yamada, and Shin Aoki

Bioconjugate Chem. 2022, 33, 4, 691–717
DOI: doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.2c00076

研究室を主宰されている青木伸 教授より山口さんについてコメントを頂戴いたしました!

我々の研究室では、シクロメタレート型イリジウム(III)錯体(Iridium complex-peptide hybrids, IPH)に塩基性ペプチドを導入したハイブリッド化合物(IPH)が、がん細胞中でプログラム化細胞死の一つであるパラトーシスを誘導することを報告していました。しかも死細胞中での発光が強くなりますので、がん細胞のパラトーシス誘導剤と死細胞の発光検出剤という二つの機能を持っていることになります(Yokoi, K. et al. Biochemistry 2022, Aoki, S. et al. Topics in Curr. Chem. in press)。それに対して、山口君はパラトーシス誘導活性の分離と増強を目的として、IPHのIr錯体ユニットをトリプチセンに置き換えたハイブリッド化合物(Triptycene-peptide hybrid, TPH)の設計と合成を行いました。研究開始当初、文献通りに分子間Diels-Alder反応でトリプチセンユニットの合成を試みましたが、副生成物や目的以外の立体異性体の方が優先して得られました。しかし山口君は、syn-型トリプチセン骨格が主生成物となる反応条件と異性体の分離法を発見して、最終的に目的とするTPHの合成に成功し、同じペプチドを導入したIPHよりも抗がん活性が高いことを見出しました。彼は、それらの抗がん活性評価やパラトーシス誘導機構解析のための生化学・細胞生物学実験を全て自分で行い、彼の化合物が小胞体とミトコンドリアの膜接合、小胞体からミトコンドリアへのカルシウムイオン輸送などを介してパラトーシスを誘導することなどを明らかにしました。山口君が、4年生で研究室に配属されてから修士課程の2年間でこれらの成果を挙げ、修士論文やBioconjugate Chemistryのfull paperとしてまとめたことを信じていただくのは難しいかも知れませんが、これらの成果は彼の才能と毎日の努力や集中力の積み重ねの賜物です。改めて敬意を表し、彼の将来の活躍と世界への貢献を期待いたします。また、共同研究者の皆様のご支援、ご助言に対しても、心からお礼を申し上げます。

東京理科大学薬学部生命創薬科学科・教授 青木伸

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。

プログラム細胞死はいくつかのタイプが知られています。具体的には、アポトーシス、ネクローシス、オートファジー、パラトーシスです。本研究ではアポトーシスなどとは異なり「パラトーシス」を誘導するトリプチセンーペプチドハイブリッド(以下TPHs)の合成に成功し、さらにパラトーシスのメカニズムの解析を行いました。

トリプチセンとは3つのベンゼン環が120°で架橋したプロペラ状の化合物です。TPHsの具体的な構造は、トリプチセンの1位、8位、13位または16位に炭素数8からなるアルキルリンカーを介し、アミノ酸であるグリシン2残基とリシン3残基からなるペプチドを3つ導入したトリスペプチド化合物1(syn体)、2(anti体)と、トリプチセンの1位と8位に同じ配列のペプチドを2つ導入したビスペプチド化合物3です。syn体は3つの置換基がすべて同じ方向に向いていることに対し、anti体は3つの置換基が互い違いの方向に向いている構造のことを言います。

syn体1とanti体2はJurkat細胞(ヒト白血病性がん細胞)に対して強い抗がん活性を示しました。また、顕微鏡によりJurkat細胞の観察を行いました。アポトーシスを誘導する抗がん剤エトポシドとTPHsで処理した細胞形態変化を比較したところTPHsはアポトーシスとは異なる細胞死を誘導している可能性が示唆されました。そこで、TPHsで処理したJurkat細胞をTEM(transmission electronic microscopy)で観察したところ、「細胞質の空砲化」が認められ、その他の現象もTPHsによってパラトーシスが誘導されていることが示されました。

パラトーシスのメカニズム解析の結果、ミトコンドリア内Ca2+濃度の上昇や小胞体とミトコンドリアの細胞膜の接合が誘導されていることが分かりました。この接合はミトコンドリアと小胞体を染色する蛍光プローブの蛍光強度の重なりによって観察することができました。

多くの抗がん剤はアポトーシスを誘導するものが多く、抗がん剤治療によるアポトーシス耐性の獲得が課題となっています。従って、本研究の成果がアポトーシス以外の細胞死を誘導する新規薬剤の開発に貢献することが期待されます。

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。

この研究での思い入れは2つあります。

1つ目は、TPHsがパラトーシスを誘導していることが明らかになったことです。顕微鏡の観察によりTPHsがJurkat細胞に対してアポトーシスではない別の細胞死を誘導している可能性であると考えていました。しかし、パラトーシスの特徴である「細胞質の空砲化」は顕微鏡では観察できず、確信がもてませんでした。そこで東京理科大学の梅澤雅和先生、土屋好司先生のご協力によってTEMによる観察を行い、「細胞質の空砲化」を確認することができました。

2つ目は、異性体であるsyn体のX線構造解析です。X線構造解析は名古屋大学 山田泰之先生のご協力を得て行いました。トリプチセン合成の際にsyn体とanti体の異性体の分離に成功し、1H NMR解析でsyn体とanti体を同定しました。山田先生にsyn体のX線構造解析を行っていただき、私の予想通りsyn体の構造を確かめることができ、非常に感動しました。

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?

トリプチセン骨格の合成においてsyn体とanti体を分離することが難しかったです。この異性体はトリプチセンを合成するときのアントラセン誘導体とベンザイン中間体のDiels-Alder反応によって得られますが、トリプチセンの異性体を分離する報告例が少なかったため、考えられる精製方法をすべて検討しました。再結晶や再沈殿、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、考えられる溶媒の組み合わせをかえて地道に検討しました。当たり前のことかもしれませんが、諦めずに継続したことでこの課題を乗り越え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?

当たり前と思われている現象でも、常に「なんで?」という姿勢を忘れず、何事にもチャレンジしたいです。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

本研究ではプログラム細胞死の1つであるパラトーシスを誘導するトリプチセンーペプチドハイブリッド(TPHs)の合成に成功し、さらにその細胞死のメカニズムの検討を行いました。この研究を皮切りとして、新しい治療薬が開発されることを祈っています。

また、この研究は決して1人ではできませんでした。当時の研究室のメンバーや青木先生のアドバイスやディスカッションをし、皆でつくりあげた成果であると思っています。研究でうまくいかないときでも諦めずに継続し、チャレンジすることができました。そのため、課題に直面しても諦めずに継続することが大事だと思います。

最後に、TEMによる観察でお世話になった梅澤先生、土屋先生、X線構造解析でお世話になった名古屋大学 山田先生、また、いつも熱い指導と活発な議論をしてくださった青木先生、研究のことで相談にのってくれた研究室の先輩、後輩、同期生にこの場を借りて心より感謝申し上げます。

研究者の略歴

名前

山口 晃平 (やまぐち こうへい)

略歴

2020年3月 東京理科大学 薬学部 生命創薬科学科 卒業

2022年3月 東京理科大学大学院 薬学研究科 薬科学専攻 修了

2022年4月から 化学メーカー勤務

関連リンク

Avatar photo

Zeolinite

投稿者の記事一覧

ただの会社員です。某企業で化学製品の商品開発に携わっています。社内でのデータサイエンスの普及とDX促進が個人的な野望です。

関連記事

  1. 非対称化合成戦略:レセルピン合成
  2. 【予告】ケムステ新コンテンツ「元素の基本と仕組み」
  3. 研究者の成長を予測できる?:JDream Expert Find…
  4. MEDCHEM NEWS 31-2号「2020年度医薬化学部会賞…
  5. 結晶世界のウェイトリフティング
  6. Macユーザに朗報?ChemDrawバージョンアップ
  7. 【食品・飲料業界の方向け】 マイクロ波がもたらすプロセス効率化と…
  8. 化学研究ライフハック :RSSリーダーで新着情報をチェック!20…

注目情報

ピックアップ記事

  1. アジサイには毒がある
  2. ピセン:Picene
  3. 中外製薬が工場を集約へ 宇都宮など2カ所に
  4. 反応開発における顕著な功績を表彰する「鈴木章賞」が創設 ―北海道大学化学反応創成研究拠点(ICReDD)―
  5. カーボンナノベルト合成初成功の舞台裏 (1)
  6. 複雑化合物合成にも適用可能なC-H酸化反応
  7. HPLCをPATツールに変換!オンラインHPLCシステム:DirectInject-LC
  8. アミトラズが効かなくなったアメリカのダニのはなし
  9. バリー・シャープレス Karl Barry Sharpless
  10. 経営戦略を成功に導く知財戦略【実践事例集】

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2022年7月
月 火 水 木 金 土 日
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

最新記事

大学院留学してよかったこと, 悪かったこと【英語, 経済面, オーバードクターに関するお話】

海外の大学で、その大学に籍を置く大学 (院) 生として留学することは「学位留学」と呼ばれたりします。…

光前駆体法の活用によって、ヘプタセンで初の一重項分裂を観測!

第725回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院 理学研究科化学専攻 有機元素化学研究室(山田研…

【スタッフ・寄稿募集】Chem-Stationで、化学を「伝える側」になりませんか?

Chem-Station(ケムステ)は2000年に開設された国内最大の化学ポータルサイトです。大学・…

第17回大津会議―とある参加者の記録―

2026年9月28日~29日に開催された第17回大津会議についての、とある参加者の記録です。この記事…

第17回大津会議 -Otsu Conference- 2026 開催報告 ~新体制で紡ぐ「有機合成の夢」~

第17回大津会議が2026年9月28日(月)〜9月29日(火)びわ湖大津プリンスホテルにて開催されま…

有機合成化学協会誌2026年10月号:医薬品プロセス開発・σ芳香族性・含窒素複素環・メロテルペノイド二量体・高歪み化合物

有機合成化学協会が発行する「有機合成化学協会誌」2026年10月号がオンラインで公開されています。…

時代は水だ! セメントのように水と混ぜるだけで成形・硬化できる「水硬性」高分子

第724回のスポットライトリサーチは、東京科学大学物質理工学院(大塚研究室)博士前期課程2年の徳満玲…

複雑さを設計して、結晶の動きをプログラムする

第723回のスポットライトリサーチは、高知工科大学大学院工学研究科(林研究室) 博士後期課程3年の樋…

ハロゲンの力で強力な結合を切断!天然物クマリンから医薬品・機能性材料原料のクマラノン類へ

第 722 回のスポットライトリサーチは、立命館大学大学院薬学研究科薬学専攻 精密合…

観察を写真で残す!カメラ内蔵リアクタ EasyMax 102i を使ってみた

反応の温度も、攪拌(かくはん)も、滴下も、サンプリングもいまや自動で記録される時代になりました。とこ…

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