JP2004359576A - アポトーシス誘導剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、プルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体が癌細胞に対してアポトーシスを誘導することを明らかにした上で、プルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体を新規な医薬品および健康補助食品として提供するものである。
【解決手段】プルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体のヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)に対するアポトーシス誘導を調べた結果、プルプロガリンが濃度依存的および経時的にアポトーシスを誘導することと併せて、テアフラビン類も同様にHL−60細胞に対してアポトーシスを誘導することを見出し、結果として、正常細胞に対してアポトーシス誘導を起こさせなくて、癌細胞に対してのみアポトーシスを誘導できることを見出した。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、プルプロガリン(purpurogallin)誘導体を有効成分として含有する、癌細胞に対するアポトーシス(apoptosis)誘導剤に関する。より詳しくは、ヒトまたは動物の癌細胞内にあるプロテアーゼ、特に、カスパーゼ(caspase)が不活性化されることにより増殖する癌細胞に対するアポトーシスの誘導に有効であって、ヒトまたは動物の癌細胞内のカスパーゼを活性化することによりアポトーシスを誘導し、癌細胞のみを死滅させることに関する。
【0002】
【従来の技術】
アポトーシスは、細胞内の核の破壊を伴う細胞死である。癌細胞におけるアポトーシスの死分子機構として、カルシウム経路、死のシグナル経路、セラミド経路、ミトコンドリア経路、及びp53アポトーシス経路の5つの経路を介して誘導される分子機構が知られている(非特許文献1、橋本嘉幸:新アポトーシスの分子医学、羊土社、2001年4月:10−58)。
【0003】
カルシウム経路では、アポトーシス誘導刺激によりグルココルチコイドがマウスの胸腺細胞の細胞外膜に存在するグルココルチコイド受容体に作用して細胞内のアイピー3アール3(IP3R3)が活性化され、引き続き細胞内のカルシウムイオン(Ca2+)濃度が上昇し、プロテアーゼであるカルパインを活性化する。カルパインは、カスパーゼ1/インターロイキン−1β−変換酵素(interleukin−1β−converting enzyme、ICE)、カスパーゼ3を順次活性化、更に、カスパーゼ3はエンドヌクレアーゼを活性化し、活性化エンドヌクレアーゼの作用により核DNAが切断を受け、結果としてアポトーシスを誘導する(非特許文献1)。
【0004】
死のシグナル経路では、アポトーシス誘導刺激により腫瘍壊死因子−α(tumor necrosis factor−α、TNF−α)、ファスリガンド(FS−7−associated cell surface antigen、FasL)などの細胞外タンパク質分子が、胸腺細胞やリンパ球の細胞外膜に存在するそれぞれの受容体に接触する。これらの受容体から細胞内のアダプター分子、即ち、ドメインに会合するタンパク分子、トラッド(TNFR1−associated death domain protein、TRADD)並びにファッド(fas−associated death domain protein、FADD)を介してカスパーゼ8を活性化する。活性型カスパーゼ8はカスパーゼ1/ICEを活性化、更に、活性型カスパーゼ1/ICEがカスパーゼ3を順次活性化し、アポトーシスを誘導する(非特許文献1)。
【0005】
セラミド経路では、アポトーシス誘導刺激により細胞間の情報伝達を司るスフィンゴ脂質が細胞内に入り、スフィンゴミエリナーゼの酵素分解を受け、細胞内セラミドが増加する。これがサップキナーゼ/ジュン−N末端キナーゼ(stress−activated protein kinase/c−jun N−terminal kinase、SAPK/JNK)を活性化し、更に、活性型SAPK/JNKはカスパーゼ1/IECを活性化し、アポトーシスを誘導する(非特許文献1)。
【0006】
ミトコンドリア経路では、アポトーシス誘導刺激によりミトコンドリア膜上に存在するタンパク質であるアポトーシス促進因子のバックス(Bcl−2 associated X protein、bax)が活性化され、アント(adenine nucleotide translocator、ANT)とピーティーピーシー(permiability transition pore complex、PTPC)のタンパク質と会合後、ミトコンドリア膜に細孔を開ける。ミトコンドリア内から細孔を通してチトクロームcが細胞質内に放出され、チトクロームcはアポトーシス誘導因子−1(apoptosis protease−activating factor−1、Apaf−1)を活性化、活性化Apaf−1はカスパーゼ9を活性化し、アポトーシスを誘導する(非特許文献1)。
【0007】
p53アポトーシス経路について、抗癌剤を用いた場合では、癌抑制遺伝子であるp53が活性化を受け、次に、カスパーゼ1、カスパーゼ3を順次活性化し、アポトーシスを誘導する。一方、抗癌剤耐性細胞においては、癌制御遺伝子であるp53が突然変異を受けていることが多いため、ミトコンドリア経路でのチトクロームcの放出が妨げられ、アポトーシスの誘導が困難であることも報告されている(非特許文献1)。
【0008】
紅茶にはプルプロガリン誘導体が含まれている。これらはテアフラビン(theaflavin)類およびテアフラガリン(theaflagallin)類と呼ばれ、化学構造も明らかにされ、紅茶の赤色を発する色素に分類されている(非特許文献2、橋本文雄:各種茶のポリフェノールに関する化学的研究、1988年2月:1−222;非特許文献3、Nonaka、G.et al.:Chem.Pharm.Bull.、34:61−65、1986)。
【0009】
テアフラビン類には抗酸化作用(非特許文献4、Hashimoto、F.et al.:Biosci.Biotechnol.Biochem.、67:396−401、2003)並びに抗HIV作用(非特許文献5、Hashimoto、F.et al.:Bioorg.Med.Chem.Lett.、6:695−700、1996)を有することが報告されている。
【0010】
テアフラビン類は、紅茶から単離が容易ではなかったこともあって、種々の生物活性試験を行うことが困難であった問題点がある。また、プルプロガリン誘導体が癌細胞に対してアポトーシスを誘導することは、これまで知られていない。
【0011】
その他、特開平2000−226329号(以下、特許文献1という)に、MMP阻害剤(特許文献1の第0001〜0014段落)の記載がある。「カテキン化合物の抗酸化活性や抗ウィルス活性、など多様な生物活性に着目し、カテキン化合物がMMPsに対して阻害作用を有するかもしれないと推測し、カテキンのMMPs阻害活性を調べた結果、カテキンが、その多様な生物活性と併せて、MMP阻害作用を示し、結果として、MMPs活性の調節不能に起因する難治性疾患の治療及び予防に対する有用性が期待できることを見出した」という記載がある(特許文献1の第0013段落)。
特開平2000−344672号(以下、特許文献2という)には、マトリックスメタロプロテアーゼ阻害剤(特許文献2の第0001〜0014段落)の記載がある。「ポリフェノール類であるタンニン化合物についても、MMPs阻害活性を調べた結果、該化合物が、優れたMMP阻害作用を示し、結果として、MMPs活性の調節不能に起因する難治性疾患の治療および予防に対して有用性が期待できることを見出し、本発明を完成した」という記載がある(特許文献2の第0013段落)。
【0012】
【特許文献1】
特開平2000−226329号公報(第3頁)
【特許文献2】
特開平2000−344672号公報(第3頁)
【非特許文献1】
橋本嘉幸、「アポトーシスとは」、新アポトーシスの分子医学、羊土社、2001年4月、P.10−58。
【非特許文献2】
橋本文雄、「各種茶のポリフェノールに関する化学的研究」、博士論文、1988年2月、P.1−222。
【非特許文献3】
Nonaka、G.、他2名、「Tannins and Related Compounds.XXXVI.Isolation and Structures of Theaflagallins, New Red Pigments from Black Tea」、Chem.Pharm.Bull.、1986年、第34巻、P.61−65。
【非特許文献4】
Hashimoto、F.、他9名、「Evaluation of theAnti−oxidative Effect (in vitro) ofTea Polyphenols」、Biosci.Biotechnol.Biochem.、2003年、第67巻、P.396−401。
【非特許文献5】
Hashimoto、F.、他6名、「Evaluation of TeaPolyphenols as Anti−HIV Agents」、Bioorg.Med.Chem.Lett.、1996年、第6巻、P.695−700。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プルプロガリン誘導体の癌細胞増殖を抑制する分子機構が、その細胞を自死に至らしめたかどうかについては不明であることから、日常的に飲茶として摂取しているテアフラビン類を医薬品、または健康補助食品として実用化することに問題点がある。また、特許文献1及び特許文献2に記載のある、マトリックスメタロプロテアーゼ阻害剤としての効果・効能についても、臨床的有用性は明らかにされておらず、実用化には至っていない。さらに、正常細胞には安全で癌細胞に対してのみアポトーシスを誘導する医薬品の供給が必要であるなどの問題点がある。
【0014】
本発明は、紅茶から抽出されたプルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体が癌細胞に対してアポトーシスを誘導することを明らかにした上で、紅茶から抽出されたプルプロガリン誘導体並びにそれらを合成したプルプロガリン誘導体を新規な医薬品および健康補助食品として提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、紅茶から抽出されたプルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体のヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)に対するアポトーシス誘導を調べた結果、プルプロガリン(purpurogallin)が濃度依存的および経時的にアポトーシスを誘導することと併せて、テアフラビン(theaflavin)類も同様にHL−60細胞に対してアポトーシスを誘導することを見出し、結果として、正常細胞に対してアポトーシス誘導を起こさせなくて、癌細胞に対してのみアポトーシスを誘導できることを見出した。より詳しくは、
【0016】
プルプロガリン(Purpurogallin)がHL−60細胞に対してカスパーゼ8を活性化し、カスパーゼ8の直接作用によりカスパーゼ3を活性化し、引き続いてDNAが断片化され、アポトーシスが誘導されることを見出した。また、カスパーゼ8からはビッド(Bid)は切断されず、ミトコンドリアからも細胞質へチトクロームcは放出されず、カスパーゼ9は結果として活性化されないことを見出した。この細胞死機構は、HL−60細胞内の活性酸素の増加を伴わないでアポトーシスを誘導することを見出し、本発明を完成した。
【0017】
本発明のアポトーシス誘導剤は、プルプロガリン誘導体を有効成分として含有する。このプルプロガリン誘導体とは、紅茶から抽出、単離、精製されたテアフラビン類、例えば、テアフラビン(theaflavin)(1)、テアフラビン 3−O−ガレート(theaflavin 3−O−gallate)(2)、テアフラビン 3’−O−ガレート(theaflavin 3’−O−gallate)(3)、テアフラビン 3,3’− ジ−O−ガレート(theaflavin 3,3’−di−O−gallate)(4)、テアフラガリン(theaflagallin)(5)、エピテアフラガリン3−O−ガレート(epitheaflagallin 3−O−gallate)(6)並びにその合成した誘導体、例えば、プルプロガリン(purpurogallin)(7)、プルプロガリンカルボン酸(purpurogallin carboxylic acid)(8)であり、ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)の癌細胞に対してのみアポトーシスを誘導することのできる化合物である。
プルプロガリン誘導体は、一般式(I)で示す(式中R、RおよびRは表1にそれぞれ対応する化学式を示した)。
【0018】
【化1】
Figure 2004359576
【0019】
【表1】
Figure 2004359576
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明において、例えば、紅茶の茶葉から、水、低級アルコール、アセトン、酢酸エチルなどの有機溶媒を用いてテアフラビン類を抽出することができる。また、紅茶など市販茶葉中のテアフラビン類は0.7〜1.5%含まれている(非特許文献3)。
【0021】
本発明のテアフラビン(theaflavin)類を、文献値記載の方法を用いて単離した(非特許文献3)。また、プルプロガリン(purpurogallin)を、文献値記載の方法で合成した(非特許文献3)。
【0022】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)の50%生存率は文献記載の方法で測定した(Mosmann、T.:J.Immunol.Methods、65:55−63、1983)。HL−60細胞は、10%の牛胎児血清を含むRPMI1640培地を用いて培養した。プルプロガリン誘導体(1)〜(8)(表1)を、0、25、50、75、100、125、150μg/mlの濃度で含む0.1%DMSO(ジメチルスルフォキシド)溶液に溶解し、先に得られたHL−60細胞を6時間処理した。
【0023】
処理後、細胞を遠心分離法により回収し、細胞溶解緩衝液により細胞膜を取り除き、RNA分解酵素によりRNAを分解し、タンパク質分解酵素によりタンパク質を除去、得られたDNA断片を2%アガロースゲル電気泳動法により分離し、染色後、UVトランスイルーミネーターにより検出し、DNAの断片率を算出した。48時間後のHL−60細胞生存率に対する50%抑制濃度(IC50)を算出した。その結果を表2に示した。
【0024】
【表2】
Figure 2004359576
【0025】
表2から、化合物4のテアフラビン 3,3’− ジ−O−ガレートが最も強いHL−60細胞増殖抑制効果を有した。また、化合物7のプルプロガリンおよび化合物6のエピテアフラガリン3−O−ガレートも同様な効果であることが分かる。
【0026】
[実施例2]
ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)のDNA断片化については文献記載の方法で測定した(Hou、D.X.、et.al.:Int.J.Oncol.、23:2003)。各プルプロガリン誘導体(1)〜(8)を100μM濃度用いて、HL−60細胞を6時間処理し、細胞核からDNAを抽出した。得られたDNAについてアガロースゲル電気泳動を行い、その結果を図1に示した。化合物3のテアフラビン 3’−O−ガレート、化合物1のテアフラビン、化合物4のテアフラビン 3,3’− ジ−O−ガレート、化合物7のプルプロガリンおよび化合物6のエピテアフラガリン3−O−ガレートにDNAラダーが観察され、アポトーシスを強く誘導することが分かる。なお、図中化合物番号でCと記載してあるものはコントロールを示す。また、図中Mと記載してあるものはDNAマーカーを示す。
【0027】
[実施例3]
化合物7のプルプロガリンによるHL−60細胞のDNA断片化を時間と濃度別に詳しく調べた。プルプロガリンを100μM濃度でHL−60細胞を0、2、4、6、12,18時間処理し、細胞核からDNAを抽出した。一方、プルプロガリンを0、25、50、100、125、150μM濃度でHL−60細胞を6時間処理し、細胞核からDNAを抽出した。各々得られた核由来のDNAについてアガロースゲル電気泳動を行い、その結果を図2に示した。プルプロガリンは、図2の(1)に示すようにHL−60細胞のDNAを時間が経つにつれて強く断片化し、図2の(2)に示すように濃度が上昇するに伴いDNAを強く断片化した。この結果から、プルプロガリンのアポトーシス誘導能は、図2の時間(1)と濃度(2)に依存した。図中Mと記載してあるものはDNAマーカーを示す。
【0028】
[実施例4]
化合物7のプルプロガリンによるHL−60細胞のカスパーゼ3、ポリADP−リボース ポリメラーゼ(PARP、poly(ADP−ribose)polymerase)、カスパーゼ8、カスパーゼ9の活性について調べた。方法は、文献記載の方法で測定した(Hou、D.X.、et.al.:Int.J.Oncol.、23:2003)。その結果を図3に示す。図3の(1)に示すように、プルプロガリンにより4時間後、カスパーゼ3が切断され、活性化された。また、図3の(2)および(3)に示すように、PARPおよびカスパーゼ8も同様に4時間後切断され、活性化された。しかし、図3の(4)に示すように、カスパーゼ9では切断は起こらずに活性化されなかった。この結果、プルプロガリンは、カスパーゼ9を介するものではなくて、カスパーゼ3およびカスパーゼ8を活性化した。
【0029】
[実施例5]
化合物7のプルプロガリンのDNA断片化が活性酸素を介して発現するかどうかを確かめるため、N−アセチルシステイン(NAC)とカタラーゼの二つの抗酸化剤を用いて調べた。方法は、文献記載の方法で測定した(Hou、D.X.、et.al.:Int.J.Oncol.、23:2003)。NACとカタラーゼは、プルプロガリン処理の1時間前に培地に添加した。その結果を図4に示す。NAC処理区では、プルプロガリンによるHL−60細胞のDNA断片化が認められた。また、カタラーゼ処理区では、DNA断片化が僅かながら減少した。この結果、二つの抗酸化剤がプルプロガリンのDNA断片化を抑制しないことが分かり、結果として、プルプロガリンが活性酸素を介さずしてHL−60細胞のDNAを断片化した。
【0030】
[比較例1]
化合物7のプルプロガリンを用いて、マウスの正常皮膚(上皮)細胞の核DNA断片化についてアガロースゲル電気泳動を行い調べたところ、DNAは断片化しなかった。この結果、プルプロガリンはHL−60細胞の癌細胞のみにアポトーシスを誘導するが、正常細胞に対してアポトーシスを誘導しないことが分かる。
【0031】
これらの実施例から、プルプロガリン(purpurogallin)をはじめとするプルプロガリン誘導体が、ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)に対して優れたアポトーシス誘導剤となる。
【0032】
【発明の効果】
プルプロガリン誘導体の癌細胞増殖を抑制する分子機構が、その細胞を自死に至らしめたかどうかについて明らかにした。日常的に飲茶として摂取しているテアフラビン類を医薬品、または健康補助食品として実用化できる。また、正常細胞には安全で癌細胞に対してのみアポトーシスを誘導する医薬品の供給ができる。
本発明は、紅茶から抽出されたプルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体が癌細胞に対してアポトーシスを誘導することを明らかにした上で、紅茶から抽出されたプルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体を新規な医薬品および健康補助食品として提供できる。
本発明によって、ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)に対する優れたアポトーシス誘導剤として、プルプロガリン誘導体並びにその合成したプルプロガリン誘導体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アガロースゲル電気泳動の図である。(実施例2)
【図2】アガロースゲル電気泳動の図である。(実施例3)
(1)DNA断片化の経時的変化
(2)DNA断片化の濃度的変化
【図3】ウエスタンブロットの図である。(実施例4)
(1)カスパーゼ3の活性化
(2)PARPの活性化
(3)カスパーゼ8の活性化
(4)カスパーゼ9の非活性化
【図4】アガロースゲル電気泳動の図である。(実施例5)

Claims (4)

  1. プルプロガリン誘導体を有効成分として含有するアポトーシス誘導剤。
  2. プルプロガリン誘導体が、テアフラビン(theaflavin)、テアフラビン 3−O−ガレート(theaflavin 3−O−gallate)、テアフラビン 3’−O−ガレート(theaflavin 3’−O−gallate)、テアフラビン 3,3’− ジ−O−ガレート(theaflavin 3,3’−di−O−gallate)、テアフラガリン(theaflagallin)、エピテアフラガリン3−O−ガレート(epitheaflagallin 3−O−gallate)、プルプロガリン(purpurogallin)、プルプロガリンカルボン酸(purpurogallin carboxylic acid)、である請求項1記載のアポトーシス誘導剤。
  3. プルプロガリン誘導体が紅茶から抽出されたものであって、ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)に対する請求項1および請求項2記載のアポトーシス誘導剤。
  4. プルプロガリン誘導体が合成されたものであって、ヒト急性前骨髄性白血病疾患細胞(HL−60細胞)に対する請求項1〜請求項3に記載のアポトーシス誘導剤。
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