E4-1 ヒット化合物の迅速プローブ化支援

ヒット化合物に対応する標的分子同定用プローブ、ならびにイメージングプローブの合成支援

[1] 支援担当者

[2] 支援技術の概要

スクリーニングヒット化合物のふるまいを明らかにするための各種分子プローブの開発を支援する。標的分子が未知の場合、独自に開発したジアジドプローブを用いる光親和性標識法などの標的分子同定技術に利用可能な分子を設計、または合成し、標的同定を支援する。またヒット化合物の細胞内局在や体内動態を解析したい場合には、蛍光部位やPET核種を結合したイメージングプローブの設計・合成を行う。また、これらに先んじて、ヒット化合物への機能性官能基の導入可能部位の探索のための構造活性相関の検討を必要に応じて実施する。

[3] 支援技術の利用例

• フェノタイプアッセイなどの、化合物ライブラリーを用いるスクリーニングから見出されたヒット化合物の標的分子が不明である場合、光親和性標識プローブを開発支援する。
• 薬剤候補化合物の生体内での動態を明らかにしたい場合、当該化合物から誘導されるPETプローブを設計、合成し、PETイメージングを実施する。この際、実施可能な標識技術に基づく構造最適化も合わせて行う。

[4] 支援担当者の研究概要

我々はこれまで、元素の特性を活かした有機合成技術の高度化により、生命科学研究に資する方法論の開発を進めてきた。この過程で開発された独自の標的タンパク質同定技術やPETプローブ化技術などを用いて、生物学・医学系研究者らと共同で多数の創薬・生命科学研究課題に取り組んできた。

• ジアジドプローブ法
  我々は以前に、2種のアジド基を区別して利用することで、ヒット化合物の標的タンパク質を明らかにできる「ジアジドプローブ」を用いる光親和性標識法の開発に成功した（Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 637）。このジアジドプローブ法では、ヒット化合物の構造をもとに、最小限の構造改変によって、芳香族アジド基と脂肪族アジド基を導入したプローブ分子を開発する。このプローブ分子を標的タンパク質を含む細胞などに作用させ、光照射すると、芳香族アジド基が選択的に反応し、標的タンパク質中の求核性アミノ酸残基と共有結合を形成する。このとき、脂肪族アジド基は光反応せずに残存するため、アルキンやホスフィンなどを用いるクリックケミストリーにより、光ラベル化された標的タンパク質を、解析に利用できる蛍光色素やペプチドタグなどで標識できる。このとき、アジド基が小さく、無極性の官能基であることから、ヒット化合物の構造をほとんど変えることなく、活性を保持したプローブを開発しやすい点が本手法の特長である。現在、光親和性標識プローブの開発を迅速化するための様々な有機合成技術の高度化も進めている。



• PETイメージング
  Positron Emission Tomography（PET）は、放射線の検出を原理とする分子イメージング技術の一つである。検出感度が極めて高く、侵襲性が低いため、ヒトを含む生体の中における化合物の動態を可視化することが可能な、稀有な技術である。これまでに我々は、短寿命核種である炭素11（半減期20.3分）やフッ素18（半減期109.8分）を分子に結合させる高速標識反応の開発を進めてきた。また、それらを用いて、様々な目的に応じたPETプローブの開発を行ってきた。例えば、脳内アロマターゼを可視化するために炭素11で標識されたアロマターゼ阻害剤である[¹¹C]セトロゾールを開発した（J. Nucl. Med. 2014, 55, 852）。これは後にヒトの脳内アロマターゼのイメージングにも応用された（Sci. Rep. 2018, 16841）。現在、標識反応に必要な標識前駆体を効率よく取得するための有機合成技術の高度化も進めている。