天然物を基本骨格とする刺激応答型光感受性分子の創製と次世代型光線力学療法への応用

基于天然产物的刺激响应光敏分子的创建及其在下一代光动力疗法中的应用

• 批准号: 22H02212
• 负责人: 戸嶋 一敦
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02212/
• 关键词: 光感受性分子; 天然物; 光線力学療法; 刺激応答型光感受性分子; ヒポクレリンB; L-システイン; アクリロイル基; がん細胞; 光細胞毒性

光線力学療法は、特定波長の光照射下、活性酸素種を生成することで細胞毒性を発現する光感受性分子とレーザー光を併用した治療法である。本手法は、光感受性分子を標的組織に集積させた後、レーザー光を照射することで標的組織選択的な細胞毒性を発現することから、人体への負担が少ない低侵襲治療法として注目を集めている。本研究では、がん細胞で過剰発現しているバイオマーカーに対して選択的に応答する、刺激応答型光感受性分子のデザイン、合成、及び機能評価を行った。まず、分子デザインに際し、ある種の増殖性の高いがん細胞において高濃度で発現している L-システイン(Cys) をバイオマーカーとして選択し、ヒポクレリン B(1)の3位及び10位水酸基を、Cys に応答性を示すアクリロイル基で保護した化合物2をデザイン及び合成した。続いて、1及び2の UV-Visスペクトルを比較した結果、2の660nm 付近の吸光度が顕著に減少することを明らかにした。次に、2のウシ血清アルブミン(BSA)に対する光分解活性をSDS-PAGEにより評価した結果、1と比較して2の光分解活性が顕著に低下することを見出した。さらに、2の一重項酸素生成能をESRにより評価した結果、1と比較して2の一重項酸素生成能が顕著に低下することを明らかにした。続いて、2のCysに対する応答性を、HPLC を用いて評価した結果、2はCys に応答して、光感受性を有する1を放出することを見出した。最後に、ヒト正常細胞 WI-38 及びCys を過剰発現しているヒト子宮頸がん細胞 HeLaに対する2の細胞毒性を評価した。その結果、2は HeLa 細胞選択的な光細胞毒性を発現することを見出した。以上の結果より、2がCys を過剰発現しているがん細胞選択的に光細胞毒性を発現するがん細胞応答型光感受性分子であることを明らかにした。

光动力疗法是一种使用激光与光敏分子结合的治疗方法，光敏分子在特定波长的光照射下产生活性氧，从而表现出细胞毒性。该方法作为一种对人体负担较小的微创治疗方法而受到关注，因为光敏分子在靶组织中积累，然后照射激光以诱导靶组织选择性细胞毒性。在这项研究中，我们设计、合成并功能评估了刺激响应光敏分子，这些分子选择性地响应癌细胞中过度表达的生物标志物。首先，在分子设计时，选择在某些类型的高度增殖性癌细胞中高浓度表达的L-半胱氨酸（Cys）作为生物标志物，竹红菌素B的3位和10位羟基（1 ）我们设计并合成了对Cys有响应的丙烯酰基保护的化合物2。接下来，我们比较了1和2的紫外-可见光谱，发现2在660 nm附近的吸光度显着下降。接下来，通过SDS-PAGE评估2针对牛血清白蛋白（BSA）的光解活性，发现2的光解活性显着低于1。另外，通过ESR评价2的单线态氧生成能力，结果可知2的单线态氧生成能力显着低于1。随后，我们使用HPLC评估了2对Cys的响应性，发现2响应Cys释放出具有光敏性的1。最后，评估了2对人正常细胞WI-38和过表达Cys的人宫颈癌细胞HeLa的细胞毒性。结果，我们发现2对HeLa细胞表达选择性光细胞毒性。上述结果表明，2是一种癌细胞响应性光敏分子，在过度表达Cys的癌细胞中选择性地表现出光细胞毒性。

项目成果

エンジイン系抗生物質N1999A2のナフトール構造を基本骨格とした新規光感受性分子の創製

使用烯二炔抗生素 N1999A2 的萘酚结构作为基本骨架创建新型光敏分子

• 发表时间: 2023
• 作者: 髙橋 南美;松永 ことの;加賀谷 つぐみ;高橋 大介;戸嶋 一敦
• 通讯作者: 戸嶋 一敦

エンジイン系抗生物質のナフトール誘導体によるタンパク質光分解および光細胞毒性に関する研究

烯二炔类抗生素萘酚衍生物的蛋白质光解及光细胞毒性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙橋南美;松永ことの;北村 貴士;高橋大介;戸嶋一敦
• 通讯作者: 戸嶋一敦