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伝統的知識や伝統薬物を 新たな膵臓がん治療薬の開発に繋げたい

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伝統的知識や伝統薬物を 新たな膵臓がん治療薬の開発に繋げたい
伝統的知識や伝統薬物を
新たな膵臓がん治療薬の開発に繋げたい
富山大学
和漢医薬学総合研究所
天然薬物開発分野
Suresh Awale 准教授
研究概要:
本分野では、主として、腫瘍微小環境におけるがん細胞の特性(例、栄養飢餓に対する耐性など)を標的とする天然抗が
ん物質の探索を目的として研究を行なっている。
伝統的な医学知識と現代先端科学技術を繋げ、天然薬物資源から新たながん治療薬を開発する
がん細胞は一般的に無秩序かつ急速に増殖するが、腫
瘍血管系は脆弱で不規則に形成されるため栄養や酸素
の欠乏した環境に曝されることになる。しかしながら、がん
細胞は低栄養・低酸素といった極限状態に置かれると、エ
ネルギー代謝を変えることによって生存するという特有の
耐性機構を示している。特に、PANC-1のようなヒト膵臓が
ん細胞はこのような耐性を獲得しており、低栄養・低酸素
といった厳しい環境下においても長期間の生存が可能と
なっている。したがって、がん細胞の栄養飢餓耐性を解除
する化合物(anti-austerity agent、抗緊縮薬)は抗がん剤
探索の新たな目標物であると考えられる。
これまで膵臓がんに対する有効な治療薬はなく、従来
の抗がん剤に対しては耐性を示している。ほとんどの膵
臓がん患者は診断された後速やかに転移を起こし、短期
間で死に至る。膵臓がんは現在、生存期間中央値が6ヶ
月未満、5年生存率が他のがんと比べて最も低い(5.5%)
であり、がん関連死の原因として4位を占めている。従っ
て、がん細胞の栄養飢餓耐性を標的とする天然抗がん
物質を見つけ出すことは我々の重要な研究目標の一つ
である。この目標を達成するために、我々は積極的に以
下の研究を実施している。
Ⅰ)天然薬用資源の膵臓がん細胞に対する抗がん活性の
スクリーニング
和漢生薬、アーユルヴェーダ生薬など各地で伝統薬とし
て用いられる薬用資源について、栄養飢餓状態における
ヒト膵臓がん細胞PANC-1に対する抗がん活性のスクリー
ニングを行う。
Ⅱ)生理活性を指標とした新規抗がん候補物質の探索
がん細胞栄養飢餓耐性を解除する活性を有する生薬につ
いて、活性を指標に各種最先端的なクロマトグラフィ(例:
シリカゲル、ODS、高性能TLC、MPLC、HPLCなど)による
成分の分離・精製を行い、分光学的データ(例、NMR、MS、
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UV、IR、CDなど)に基づく成分の構造決定を行う。リード
化合物については、他のヒト膵臓がん細胞(例:MIA
Paca-2、KLM-1、NOR-P1、Capan-1、PSN-1など)からな
る細胞パネルでの評価も行うとともに、活性成分について
の構造活性相関や機能性構造についての研究も実施す
る。有望な候補物質は、ヒト膵臓がんのマウスモデルを用
いたin vivoでの抗腫瘍活性効果の評価を行う。
Arctigeninの発見経緯について
2004年から、私の研究グループは新規抗緊縮戦略に基
づくスクリーニング方法を用い、広い且つ異なる起源を持
つ薬用植物のヒト膵臓癌細胞株に対する選択的な細胞毒
性をスクリーニング研究が開始した。長年にわたって、我
々は日本漢方薬に使用される500種の薬用植物に対する
スクリーニングを完了した。そのスクリーニングから、我々
はブチロラクトンリグナンアルクチゲニン(Arctigenin)とい
う化合物を分離し、該化合物は栄養飢餓条件下数種のヒ
ト膵臓癌細胞株に対する選択的な細胞毒性を示す、但し
通常栄養条件下その毒性を示ないことを発見した。漢方
由来且つヒト膵臓癌細胞株に選択的な細胞毒性を示す化
合物の発見は初めてであった。Arctigeninは1μMの微濃
度でも栄養飢餓条件下の膵臓癌細胞を選択的に100%殺
すことができる。
Arctigeninが膵臓癌の生存を阻害する作用機序の一つ
は強力なPKB/Akt経路の阻害である。PKB/Aktは必須の
細胞生存経路で、栄養飢餓・低酸素といった様々なストレ
ス下で活性化される。セリン/スレオニンキナーゼである
Aktは大多数のヒト膵臓癌細胞株において構成的に活性
化されており、不均一な腫瘍微小環境での癌細胞の生存
の原因で、化学療法や放射線療法に対する耐性を与えて
いる。Aktは極限の低栄養状態にある膵臓癌細胞では過
剰発現が認められる。Aktの発現増加は、厳しい乏血性
の腫瘍微小環境で癌細胞が生存・増殖できるausterityマ
ーカーの一つである。したがって、Akt経路を阻害できれ
ば、癌患者の治療に価値あるものと考えられる。最近の
多くの研究では癌幹細胞もAkt阻害剤に選択的な感受性
がある。したがって、最近見出された強力なAkt阻害活性
を有する多くの天然物について癌幹細胞に対する効果を
研究することは価値がある。
更に、異種移植モデルでのin vivo実験を行い、結果とし
て、Arctigeninは膵臓腫瘍の増殖を強力的に抑制し、優れ
た安全性プロファイルを示した。このエキサイティングな発
見より、Arctigeninは抗膵臓癌剤として選ばれ、国立がん
センター東病院にてヒト臨床試験を行った。Arctigeninを
大量に含有するゴボウ種子抽出物はGMP基準で調製さ
れ、3つのグループに3つの異なる用量レベルでゲムシタ
ビン難治性の膵臓癌患者に経口投与した。結果として、
Arctigeninは膵臓癌患者に対して優れた臨床効果と生存
率を示し、非常に有望な抗膵臓癌剤であることを確認でき
た(未公表データ)。間違いなく、ゴボウ種子から発見した
Arctigeninは、漢方生薬由来物として有望な抗膵臓癌剤
に期待され、抗がん剤としてヒト臨床試験まで成功できた
のは学界では初例である。現在、初期の第II相臨床試験
は日本の国立がんセンター中央病院で完了しており、更
なる発展が続くことになる。
【参考文献】
1.Awale S. et al. (2014). (+)-Grandifloracin, a novel Antiausterity
Agent, Induces Autophagic PANC-1 Pancreatic Cancer Cell Death. Drug
Des. Dev. Ther. 8, 39−47.
2.Awale S. et al. (2014). Geranyl dihydrochalcones from Artocarpus
altilis and their antiausteric activity. Planta Med. 80, 193−200.
3.Awale S. et al. (2014). Discovery of 2-pyridineformamide thiosemicarbazones as potent antiausterity agents. Bioorg. Med. Chem. Lett.
24, 458−461.
4.Awale S. et al. (2014). Antiausterity Activity of Arctigenin
Enantiomers: Importance of (2R,3R)-Absolute Configuration. Nat. Prod.
Commun.9, 79−82.
5.Awale S., et al. (2012). “Antiausterity agents from Uvaria dac and
their preferential cytotoxic activity against human pancreatic cancer
cell lines in a nutrient-deprived condition” J. Nat. Prod., 75,
1177-1183.
6.Awale S., et al. (2011). “Identification of chrysoplenetin from
Vitex negundo as a potential cytotoxic agent against PANC-1 and a
panel of 39 human cancer cell lines (JFCR-39)” Phytother. Res., 25,
1770-1775.
7.Awale S., et al. (2009). “Cytotoxic constituents Soymida febrifuga
from Myanmar” J. Nat. Prod., 72, 1631-1636.
8.Awale S., et al. (2008). “Constituents of Brazilian red propolis
and their preferential cytotoxic activity against human pancreatic
PANC-1 cancer cell line under nutrient deprived condition” Bioorg.
Med. Chem., 16, 181-189.
9.Awale S., Nakashima E. M. N., et al. (2006). “Angelmarin, a novel
anticancer agent able to eliminate the tolerance of cancer cells to
nutrition starvation” Bioorg. Med. Chem. Lett., 16, 581-583.
10.Awale S., Lu J., et al. (2006). “Identification of arctigenin as
an anti-tumor agent having activity to eliminate cancer cell’s
tolerance to nutrient starvation” Cancer Res., 66, 1751-1753. Ⅲ)定量的メタボローム解析による抗がん剤の作用機序の
解明
がん細胞におけるタンパク質の発現や作用についてはよ
く研究されている一方、がん細胞の代謝物(例:有機酸、
アミノ酸、糖類、脂質など)はあまり注目されていない。栄
養飢餓耐性を有するがん細胞においては通常とは異なる
エネルギー代謝が行われていると推察されるため、細胞
内の低分子を含めたがん細胞代謝物の網羅的な分析は
anti-austerity agentの作用機序の解明に有用であると考
える。従って、我々は、がん細胞の生存に関与する主要な
タンパク質の研究を行うとともに、FT-NMR及びFT-MSを
用い、定量的なメタボローム解析も実施している。
我々は、現代の先端科学技術を用いた研究により、伝統
医学知識や薬用植物が新たな抗がん剤、特に有効な治
療法がない膵臓がんに対する治療薬の開発の手掛かりと
なることを確信している。
著者:Suresh Awale (スレス アワレ)
研究室の学術活動
研究のキーワード
http://sureshawale.weebly.com
略歴
2015年 富山大学 和漢医薬学総合研究所 准教授
2011年 富山発先端ライフサイエンス若手育成拠点プログラム特命助教
(テニュアトラック教員)
2004年 富山医科薬科大学 和漢医薬学総合研究所 助教
2003年 富山医科薬科大学 和漢医薬学総合研究所 博士研究員
1995年 Assistant Lecturer (Tribhuvan 大学 Central Department of Chemistry)
1995年 Assistant Lecturer (Tribhuvan 大学 Amrit Science Campus)
1994年 Research Associate (Tribhuvan 大学 Central Department of Chemistry)
天然薬物、創薬開発研究、伝統
医学、漢方薬、天然産物化学、
核磁気共鳴(NMR)、フーリエ変
換質量分析法 (FT-MS)、構造解
明、ライフサイエンス、がん研
究、Antiausterity戦略、作用機
序、化学生物学、がんメタボロ
ミクス、バイオマーカーの探索
富山大学 和漢医薬学総合研究所 天然薬物開発分野 准教授
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