Synthesis of Anticancer Alkaloids on Cancer Cells with Glycosylated Artificial Metalloenzymes

糖基化人工金属酶合成抗癌细胞生物碱

基本信息

批准号：
22KJ1525
负责人：
栗本道隆
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ピロリジジンアルカロイド類（PAs）は肝臓の代謝酵素によってdehydro-PAsに酸化され、これがアルキル化作用を示すことで肝毒性を引き起こす。我々はこのdehydro-PAsを、肝臓を経由することなく、がん細胞上で合成しようと考え、「現地合成」を応用することにした。がん細胞近傍に配置される機能を示す糖鎖付加人工金属酵素（GArMs）を利用し、天然物PAsとは構造の異なるプロドラッグからdehydro-PAを「現地合成」できれば、副作用のない新たながん治療法となり得る。市販のアミノ酸から17工程で合成したプロドラッグ候補化合物は、試験管中において金触媒による環化反応が進行し、dehydro-PAを与えることを見出した。さらに、同様の変換が細胞上においても可能であることを見出した。そこでがん細胞を用いてプロドラッグの細胞活性評価を行ったところ、プロドラッグは金触媒存在下において特異的な増殖阻害活性を示した。次にGArMsを用い、プロドラッグの細胞活性評価を行ったところ、細胞選択的な増殖阻害活性を発現した。すなわち、糖鎖と相互作用を示したがん細胞近傍に金属酵素が配置され、それによってプロドラッグからdehydro-PAsに「現地合成」されることで、標的としたがん細胞に対する選択的な毒性を発現させることに成功した。本成果は、生体内に応用することができれば、新たながん治療の手法となり得、また過去に毒性が問題となり抗がん剤開発が中止された分子であっても、「現地合成」を活用することで新たながん治療へと用いることができる可能性を示唆している。本成果は、論文にまとめ発表した。

吡咯里西啶生物碱 (PA) 被肝脏中的代谢酶氧化为脱氢 PA，具有烷化作用并引起肝毒性。我们的目标是在癌细胞上合成这些脱氢 PA，而不需要通过肝脏，因此决定采用“现场合成”。如果可以使用糖基化人工金属酶（GArM）从结构与天然 PA 不同的前药“现场合成”脱氢 PA，这种酶能够定位在癌细胞附近，那么将有可能创造出一种新的药物。脱氢-PA 形式无副作用，它可能是一种癌症治疗方法。研究发现，由市售氨基酸经过 17 个步骤合成的前药候选化合物在试管中经历金催化环化反应，产生脱氢 PA。此外，我们发现类似的转化也可能发生在细胞上。因此，当我们使用癌细胞评估前药的细胞活性时，我们发现前药在金催化剂存在下表现出特定的生长抑制活性。接下来，当我们使用 GArM 评估前药的细胞活性时，我们发现它表现出细胞选择性生长抑制活性。换句话说，金属酶被放置在与糖链相互作用的癌细胞附近，然后前药“合成”成脱氢PA，从而对成功表达它的目标癌细胞产生选择性毒性。如果这一结果能够应用于体内，它可能成为一种新的癌症治疗方法，甚至对于过去因毒性问题而停止抗癌药物开发的分子，“现场合成”也是可能的。它可以用于新的癌症治疗。结果被总结并发表在一篇论文中。