JP2006282653A

JP2006282653A - 標的部位で選択的に活性化される新規化合物およびその利用

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Publication number: JP2006282653A
Application number: JP2005359434A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nishimoto; 清一西本; Zhouen Zhang; 周恩張; Kazuhito Tanabe; 一仁田邉
Original assignee: Kyoto University
Current assignee: Kyoto University
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2006-10-19
Also published as: WO2006095636A1

Abstract

【課題】癌の標的療法に適したプロドラッグとして利用可能であり、標的部位に効率良く送達させるため水溶性を向上させた新規な化合物、および癌など低酸素性疾患の画像診断用プローブを提供する。
【解決手段】機能部と抑制部とを、水溶性を向上させる構造を有するリンカー部分を介して結合させる。抑制部には癌細胞等の低酸素条件下の細胞で選択的に遊離するユニットを用い、機能部には抗癌剤、または画像診断用プローブ等を用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、標的部位で選択的に活性化される新規化合物およびその利用に関するものであり、より詳細には、癌組織等の低酸素状態の細胞において生物学的還元反応により活性化される、プロドラッグおよび画像診断用プローブとして利用可能な新規化合物に関するものである。

プロドラッグは、生体内で代謝された後に活性型の薬剤に変化するものである。薬剤をプロドラッグ化する目的としては、(1)安定性の改善、(2)溶解性の改善、(3)吸収性の改善、(4)副作用の軽減、(5)作用時間の改善（作用の持続化）、(6)特定部位での作用発現などが挙げられる。

例えば、癌の化学療法に用いられる抗癌剤の多くは、癌細胞のみでなく正常細胞にも毒性を示すため、副作用が問題となっている。そこで、このような抗癌剤が標的の癌細胞に到達するまではその毒性発現が抑制されており、標的に到達した後に毒性が発現するようにできれば、副作用が軽減されると同時に治療効果が大きく向上することが期待できる。

また、一般に、難水溶性の薬剤は吸収性や作用の持続性に問題がある場合が多い。したがって、溶解性を向上させることにより、吸収性の改善や作用の持続性の向上が期待できる。

水溶性を向上させるためのプロドラッグ化に用いられる親水性化合物としては、アミノ酸、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、デキストランなどがよく知られている。また、最近、高い抗腫瘍活性を有するが難溶性のカンプトテシン（ＣＰＴ）に水溶性を付与するために、カルバミン酸を連結した構造をＣＰＴの２０−水酸基に結合させたプロドラッグが報告されている（非特許文献１参照）。

一方、癌細胞は非常に増殖旺盛であるため、癌細胞の増殖により固形組織化が進むと必要な血管新生が追いつかず、低酸素状態の細胞が顕著に増加することが知られている。したがって、低酸素状態の細胞に選択的に毒性を発現するような抗癌剤の開発は、重要な技術課題となっている。

低酸素状態の細胞を標的としたプロドラッグとしては、還元性条件下で遊離するインドールキノン、ニトロベンジル、ニトロフリルなどを結合した化合物が知られている（非特許文献２〜４参照）。また、非特許文献５には、アルキル化剤のマイトマイシンＣ（ＭＭＣ）と還元性条件下で遊離するニトロベンジルとをリンカーを介して結合した化合物が報告されている。
N. Pessah, M. Reznik, M. Shamis, F. Yantiri, H. Xin, K. Bowdish, N. Shomron, G. Ast and D. Shabat, Bioorg. Med. Chem., 2004, 12, 1859-1866. M. Jaffar, S. A. Everett, M. A. Naylor, S. G. Moore, S. Ulhaq, K. B. Patel, M. R. Straford, J. Nolan, P. Wardman and I. J. Stratford, Bioorg. Med. Chem. Lett., 1999, 9, 113-118. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000, 10:797-800. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1999, 9: 2031-2036. M. P. Hay, W. R. Wilson and W. A. Denny, Bioorg. Med. Chem. Lett., 1999, 9, 3417-3422.

上述のように、上記非特許文献５には、ＭＭＣとニトロベンジルとをリンカーを介して結合したプロドラッグが記載されている。しかしながら、当該プロドラッグのリンカーは、単にＭＭＣとニトロベンジルとを結合させる目的で設けられているものであり、リンカーそのものに付加的な機能を持たせているものではない。

そこで、リンカー部分にもプロドラッグ化に適した機能を付加することにより、より望ましい機能を有するプロドラッグ、および画像診断用プローブを設計することが可能となる。

一方、癌の正確な診断という見地から、固形癌に特有の細胞である低酸素腫瘍細胞を視覚化可能なイメージングプローブが切望されている。PET(positron emission tomography)、MRI (magnetic resonance imaging)、SPECT (single-photon emission computed tomography)等に代表される従来のがん診断法は、それら手法に用いる検出用試薬が血液中に拡散し、組織に浸潤することを利用して、がんを検出するために、低酸素細胞の検出には適さない。従って、低酸素細胞を正確に視覚化し得る検出試薬の開発は、重要な研究課題である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の機能を有する部分、その機能を抑制すると共に標的部位で遊離する部分、およびそれらを連結させるリンカー部分からなる化合物であって、当該リンカー部分に、水溶性を向上させる機能および自発的に遊離する機能を付与した化合物、および癌など低酸素性疾患の画像診断用プローブを提供することにある。

本発明に係る化合物は、上記の課題を解決するために、機能部と抑制部とがリンカー部分を介して連結されている化合物において、上記抑制部は、上記機能部の有する機能を抑制しており、上記リンカー部分は、当該化合物の水溶性を向上させる機能を有することを特徴としている。

また、上記リンカー部分は、含窒素官能基、含酸素官能基、または含硫黄官能基をもつアルキル鎖構造を有することが好ましい。

本発明に係る化合物は、上記抑制部が、還元性環境下で遊離することにより、上記機能部の有する機能が発揮されることが好ましい。

さらに、本発明に係る化合物は、上記リンカー部分が、上記抑制部の遊離に引き続き遊離することが好ましい。

本発明の化合物において、上記機能部が、リンカー部分とエステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により連結されており、上記抑制部が、リンカー部分とエステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により連結されていることが好ましい。

本発明の化合物において、上記抑制部は、キノン化合物またはニトロ化合物であることが好ましい。

また、本発明の化合物において、上記機能部は、抗癌剤、虚血性疾患治療剤または画像診断用プローブであることが好ましい。

本発明の化合物において、上記機能部は、カンプトテシンもしくはカンプトテシン誘導体、マイトマイシンＣもしくはマイトマイシンＣ誘導体、エトポシドもしくはエトポシド誘導体、パクリタクセルもしくはパクリタクセル誘導体、または蛍光を発する蛍光性分子であることが好ましい。

本発明に係る化合物は、上記抑制部が還元性環境下で遊離することにより、上記機能部が蛍光を発することが好ましい。さらに、上記抑制部が還元性環境下で遊離することにより、上記機能部が蛍光を発し、かつ上記機能部が抗癌剤または虚血性疾患治療剤として機能することが好ましい。

本発明の化合物において、上記機能部の蛍光発光は、光誘導電子移動または蛍光共鳴エネルギー移動により消光されていることが好ましい。

本発明に係る標的療法用組成物は、上記本発明に係る化合物を含むことを特徴としている。

本発明に係る標的療法は、上記本発明に係る化合物を被検体に投与する工程を包含することを特徴としている。

本発明に係る画像診断用組成物は、上記本発明に係る化合物を含むことを特徴としている。

本発明に係る画像診断法は、上記本発明に係る化合物を被検体に投与する工程を包含することを特徴としている。

さらに、本発明に係る画像診断法は、被験体に投与する工程と、上記機能部が発する蛍光を検出する工程とを包含することが好ましい。

本発明に係る化合物は、目的の機能を有する機能部と、当該機能部の機能を抑制し標的部位で選択的に遊離する抑制部とが、水溶性を向上させる構造を有するリンカー部分で連結されている構造である。それゆえ、副作用を低減した標的療法に適用可能であるという効果を奏するのみに留まらず、薬物動態特性を向上させ、標的部位に効率良く高濃度で送達できるという効果を奏する。

また、抑制部が遊離することによりリンカー部分も自発的に遊離する構造とすることにより、標的部位において機能部の機能が低減されないという効果を奏する。

本発明の実施の一形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

１．本発明の化合物
本発明は、標的部位で選択的に機能を発現する、プロドラッグとして利用可能な化合物を提供する。本発明の化合物は、機能部が、当該機能部の有する機能を抑制する抑制部と、水溶性を向上させるリンカー部分を介して連結されているものであればよい。

上記抑制部は、標的部位で選択的に遊離または分解されるものであることが好ましい。標的部位で抑制部が離れることにより、機能部はそれまで抑制されていた本来有する機能を発現することが可能となる。

本発明に係る化合物においては、上記抑制部は還元性環境下で遊離するものであることが好ましく、還元性条件下で還元酵素や電離放射線の作用により遊離するものがより好ましい。還元性環境下とは、例えば、生体内において低酸素状態にある組織や細胞、還元酵素の存在する組織や細胞、などを挙げることができる。また低酸素状態にある組織や細胞の具体例としては、癌組織、癌細胞、虚血部位等を挙げることができる。

さらに、上記抑制部は、それ自身は水溶性は低いが、上記リンカー部分と結合することにより、水溶性が向上されるものであることが好ましい。上記抑制部とリンカー部分との結合様式は、特に限定されるものではないが、例えば、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により、上記抑制部とリンカー部分とが連結されていることが好ましい。

より具体的には、上記抑制部は、キノン化合物またはニトロ化合物であることが好ましい。これらの化合物が有するジカルボニル基やニトロ基は親電子性置換基であり、これらを還元可能な酵素が広く知られているからである。

キノン化合物としては、下記一般式群（１）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_７であり、ＹはＲ_８、ＮＨ_２、ＮＨＲ_９または求核性置換基であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、水酸基含有基、核酸含有基、有機酸含有基、またはポリマー含有基である。また、式中、conjugate to drug or functional partは、この部分がリンカー部分および機能部に結合することを表す。）
に示される構造を有する化合物を挙げることができる。中でもインドールキノン（ＩＱ）が、還元により遊離するイミニウムカチオンがＤＮＡやＲＮＡの塩基、タンパク質などに対するアルキル化剤として作用し得るという理由で特に好ましい。

ニトロ化合物としては、下記一般式群（２）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_４であり、ＹはＮまたはＣＲ_５であり、ＺはＯ、ＳまたはＮＲ_６であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、水酸基含有基、核酸含有基、有機酸含有基、またはポリマー含有基である。式中、conjugate to drug or functional partは、この部分がリンカー部分および機能部に結合することを表す。）
に示される構造を有する化合物、または下記一般式群（３）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_３であり、Ｙ_１はＨ、ＮＯ_２、ＮＲ_４、アルキル基、またはアルコキシ基であり、Ｙ_２はＨ、ＮＯ_２、ＮＨ_２またはＮＲ_５であり、Ｙ_３はＣＨ_２またはＮＲ_６であり、Ｒ_１、Ｒ_６は、それぞれ独立して、Ｈまたは炭素数１〜８までのアルキル基、炭素数１〜８までのアルコキシ基、アミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、水酸基含有基、核酸含有基、有機酸含有基、ポリマー含有基である。Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式中、conjugate to drug or functional partは、この部分がリンカー部分および機能部に結合することを表す。）
に示される構造を有する化合物を挙げることができる。中でもニトロベンジル、ニトロフランがニトロ基を還元可能な酵素が広く知られているという理由で特に好ましい。

本発明に係る化合物においては、上記機能部は抗癌剤、虚血性疾患治療剤または画像診断用プローブであることが好ましい。また、上記機能部は、それ自身は、水溶性が低いが、上記リンカー部分と連結することにより、水溶性が向上するものであることが好ましい。さらに、上記機能部とリンカー部分との結合様式は特に限定されるものではないが、例えば、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により、上記機能部とリンカー部分とが連結されていることが好ましい。

上記キノン化合物またはニトロ化合物を抑制部として有する化合物（プロドラッグ）は、上述のように低酸素状態にある癌細胞や虚血性部位において選択的に遊離するため、当該癌細胞や虚血性部位で本来の機能を発現すべき抗癌剤や虚血性疾患治療剤が好適であることはいうまでもない。また、画像診断用プローブを機能部とすることで、癌病巣や虚血性部位を画像診断することが可能となる。例えば、上記機能部として、蛍光性の化合物を用い、上記抑制部が還元性環境下で遊離することにより、上記機能部が蛍光を発する構成とすれば、当該蛍光を検出することにより、画像診断を行うことが可能となる。

上記機能部が蛍光性の化合物である場合、本発明に係る化合物において、上記機能部の蛍光発光が、光誘導電子移動または蛍光共鳴エネルギー移動により消光されていることが好ましい。

また、上記機能部に用いる抗癌剤としては、例えば、下記式（４）または式（５）

に示される構造を有するカンプトテシン（ＣＰＴ）またはＣＰＴ誘導体を挙げることができる。なお、ＣＰＴ誘導体はこれらに限定されるものではなく、上記式中Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４が上記以外の置換基であるＣＰＴ誘導体も、本発明に係る化合物の機能部として好適である。

また、下記式（６）または式（７）

に示される構造を有する抗癌剤を挙げることができる。

また、下記式（８）

に示される構造を有するマイトマイシンＣ（ＭＭＣ）またはＭＭＣ誘導体を挙げることができる。なお、ＭＭＣ誘導体はこれらに限定されるものではなく、上記式中Ｒ_１、Ｒ_２が上記以外の置換基であるＭＭＣ誘導体も、本発明に係る化合物の機能部として好適である。

また、下記式（９）

に示される構造を有するエトポシドまたはエトポシド誘導体を挙げることができる。なお、エトポシド誘導体はこれらに限定されるものではなく、上記式中Ｒ_１、Ｒ_２が上記以外の置換基であるエトポシド誘導体も、本発明に係る化合物の機能部として好適である。

また、下記式（１０）

に示される構造を有するパクリタクセルまたはパクリタクセル誘導体を挙げることができる。なお、パクリタクセル誘導体はこれらに限定されるものではなく、上記式中Ｒ_１が上記以外の置換基であるパクリタクセル誘導体も、本発明に係る化合物の機能部として好適である。

また、上記機能部に用いる虚血性疾患治療薬としては、例えば、狭心症、心筋梗塞の治療薬として亜硝酸製剤（発作時に使うニトロペンの舌下錠やミオコールスプレー、発作予防に使うフランドールテープ、ニトロダームやニトロールＲなど）、カルシウム拮抗剤（アダラート、アムロジン、コニール、カルスロットなど）、β-ブロッカー（テノーミン、インデラールなど。）、抗凝固剤（アスピリン、パナルジン、ワーファリンなど）を挙げることができる。

診断用プローブとしては、放射性同位元素、蛍光性化合物、常磁性元素を含む錯体化合物などが好適であり、具体的には、例えば、ポジトロン（PET診断用の短寿命同位元素）、レニウム、フルオレッセイン、ポルフィリン化合物、ガドリニウム錯体を挙げることができる。なお、カンプトテシン誘導体は抗癌剤であると共に蛍光性化合物でもあり、励起波長350 nmで励起すると、430 nmの蛍光を発することが知られている。そのため、標的部位選択的な化学療法を行うと同時に、病巣部位を画像診断することも可能となる。

本発明に係る化合物において、上記リンカー部分は、当該化合物の水溶性を向上させるものであればよい。また、上記リンカー部分は、上記機能部及び／又は抑制部の水溶性を向上させることができることが好ましい。さらに、当該リンカー部分は、上記抑制部が遊離した後に、自発的に機能部から遊離するものであることが好ましい。具体的には、上記リンカー部分は、上記機能部とエステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により結合することができ、かつ抑制部とはエステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により結合することができることが好ましい。こうした結合様式を利用することにより、抑制部の遊離後、自発的にリンカー部が遊離できる。このようなリンカー部分としては、含窒素官能基、含酸素官能基、または含硫黄官能基をもつアルキル鎖構造を有するリンカー部分や、５員環または６員環を形成できる構造を有するリンカー部分を挙げることができるが、これに限定されない。また、リンカー部分が遊離しなくても、抑制部が遊離することで機能部は機能を回復するが、リンカー部分が遊離することにより、機能部は本来有する機能を完全に発現できる。

また、標的部位に到達するまでにリンカー部分が遊離すると、水溶性が低下するため標的部位に高濃度に薬剤等を送達させるという本来の目的を損ねることになるが、標的部位に到達した後は水溶性が低下しても問題にならない。

上記リンカー部分は、より具体的には下記式（１１）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_５であり、ＹはＯ、ＮＨまたはＮＲ_６であり、ＺはＯ、ＮＨまたはＮＲ_６であり、ＥはＯ、ＳまたはＮＲ_８であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記式（１２）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_９であり、Ｙ_７はＯ、ＮＨまたはＮＲ_１０であり、Ｚ_２はＯ、ＮＨまたはＮＲ_１１であり、ＥはＯ、ＳまたはＮＲ_１２であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記式（１３）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_３であり、Ｙ_７はＯ、ＮＨまたはＮＲ_４であり、Ｚ_２はＯ、ＮＨまたはＮＲ_５であり、ＥはＯ、ＳまたはＮＲ_６であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記式（１４）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_７であり、Ｙ_７はＯ、ＮＨまたはＮＲ_８であり、Ｚ_２はＯ、ＮＨまたはＮＲ_９であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３またはもしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記式（１５）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_５であり、Ｙ_７はＯ、ＮＨまたはＮＲ_６であり、Ｚ_２はＯ、ＮＨまたはＮＲ_７であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記式（１６）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_３であり、Ｙ_７はＯ、ＮＨまたはＮＲ_４であり、Ｚ_２はＯ、ＮＨまたはＮＲ_５であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記式（１７）

（式中、ＸはＯ、ＳまたはＮＲ_１であり、Ｙ_７はＯ、ＮＨまたはＮＲ_２であり、Ｚ_２はＯ、ＮＨまたはＮＲ_３であり、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造、または下記群（１８）

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造のいずれか、または下記群（１９）

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１は、それぞれ独立して、Ｈ、ＣＨ_３もしくはアルキル基、ＣＨ_２ＮＨ_２もしくはアミノ基含有基、アミノ酸含有基、ペプチド含有基、タンパク質含有基、ＣＨ_２ＯＨもしくは水酸基含有基、ＣＨ_２ＣＯＯＨもしくは有機酸含有基、ポリエチレングリコール、デキストラン、シクロデキストリン、またはポリマー含有基である。また、式中、Drug or functional partは機能部を表し、Bioreductive unitsは抑制部を表す。）
に示される構造のいずれかであることが好ましい。

上記構造のリンカーとすることにより、水溶性を向上させることができると共に、抑制部遊離後に自発的に遊離できる。

以下、本発明に係る化合物の一実施形態として、機能部がカンプトテシンである場合について説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、カンプトテシン（ＣＴＰ）は、中国原産の喜樹（Camptotheca acuminata）などから単離・抽出されたアルカロイドであり、高い抗腫瘍活性を示すことが知られている。１９７０年代に米国国立癌研究所により癌化学療法剤として開発が試みられたが、重篤な副作用および水に難溶性であることから開発が断念された。

カンプトテシンのもう一つの重要な問題点として、20-hydroxy lactone ring1が構造的に不安定であることが挙げられる。すなわち、下記式（２０）

に示すように、カンプトテシンは生理的条件下で容易に加水分解されて、不活性なＥ−リング開環型のカルボキシル型になる。

カンプトテシン（ＣＴＰ）については様々な誘導体の合成研究が進められている。そのなかで、副作用の軽減された水溶性誘導体である塩酸イリノテカンが見出され、現在、塩酸イリノテカンはＩ型ＤＮＡトポイソメラーゼを阻害することによってＤＮＡ合成を阻害する抗癌剤（癌化学療法剤）として広く知られている。しかしながら、このＣＰＴ誘導体である塩酸イリノテカンも、親化合物であるＣＰＴと比較して副作用が軽減されているものの、他の抗癌剤と比較すると強い副作用を有することが知られている。それゆえ、癌細胞選択性を有するＣＰＴプロドラッグの開発が望まれている。

本発明者らは、機能部に上記カンプトテシン（ＣＴＰ）を選択し、まず、水溶性を付与するリンカーを連結したＣＰＴ誘導体を合成した。ＣＰＴ−リンカー複合体としては、下記式群（２１）

に示される構造を有するものが挙げられる。なお、これらＣＰＴ−リンカー複合体（ＣＰＴの水溶性誘導体）の合成手順については、後述の実施例１で詳細に説明する。

次に、本発明者らは、抑制部として、生物学的還元反応により遊離するユニットとして公知のインドールキノン（ＩＱ）、４−ニトロフリルおよび４−ニトロベンジルを選択し、機能部としてＣＰＴを有し、水溶性を向上させるリンカー部分および生物学的還元反応により遊離するユニットからなる化合物を合成した。本発明に係る化合物の好適な実施形態としては、下記式（２２）、（２３）および（２４）

に示される構造を有する化合物を挙げることができる。なお、これら化合物（水溶性ＣＰＴ誘導体−還元遊離ユニット複合体）の合成手順については、後述の実施例２で詳細に説明する。

本発明者らが独自に合成した上記化合物ＣＰＴ４およびＣＰＴ６は、通常の培養条件では培養細胞に対する細胞毒性が親化合物であるＣＰＴと比較して大幅に低減されていること、および、低酸素培養条件下では通常の培養条件における場合より、細胞毒性が増強されることを実証した。したがって、本発明に係る化合物は、低酸素条件等の還元性条件下で、機能部が有する本来の機能を発現できるものである。

本発明者らによる、公知の還元酵素であるＤＴ−ジアホラーゼ系を用いた検討の結果、上述の還元性環境選択的な機能の発現は、例えば、上記ＣＰＴ４を例に挙げて説明すると、下記式（２５）

に示されるように、ＣＰＴ４のインドールキノン（ＩＱ）が、ＮＡＤＨの存在下、ＤＴ−ジアホラーゼにより還元されて遊離する。そして、フリーとなったリンカー部分の末端が自発的に５員環を形成し、ＣＰＴから遊離する。その結果、親化合物であるＣＰＴが、本来有する強い細胞毒性を発現することが可能となる。

同様に、シトクロムＰ４５０系を用いることも可能である。なお、シトクロムＰ４５０系の反応スキームは、下記式（２６）

に示す通りである。

ここで、例えば、インドールキノン（ＩＱ）は、それ自身が還元活性化されてアルキル化剤として抗癌作用を発現できる（J. Med. Chem. 2002, 45, 3540-3548.）。したがって、この場合、ＣＰＴによる抗癌作用のみならず還元活性化されたＩＱによる抗癌作用が加わるため、より効果的な癌治療が可能になると考えられる。このように、本発明に係る化合物の抑制部には、本体から遊離することで活性化され、機能部が有する本来の機能発現を増強するような物質が用いられることが好ましい。

２．本発明に係る化合物の利用
本発明は、上述の本発明に係る化合物を含む標的療法用組成物または画像診断用組成物を提供する。本発明に係る組成物は、経口、非経口（例えば筋肉内注射、腹腔内注射、静脈内注射、皮下注射または埋込み）、経鼻、経膣、経直腸、経舌下または局所のいずれかの経路で動物に投与することができる。本発明に係る組成物の場合、非経口的に注射することが好ましい。有効成分としての本発明に係る化合物の含有量は、治療対象の体重および状態、治療される疾病の状態、および選択される特定の投与経路に応じて、適宜選択すればよい。

上記本発明に係る化合物は、上記投与経路のいずれかにより、単独で、あるいは、薬剤学的に許容することのできる担体または希釈剤との組み合わせで、投与することができ、投与は、単回または複数回投与で実施することができる。より具体的には、本発明の組成物は、幅広い種々の剤形で投与することができる。

経口投与用の固体剤形は、例えば、カプセル、錠剤、丸剤、粉末、および顆粒などであってよい。そのような固体剤形では、上記本発明に係る化合物を、少なくとも１種の医薬的に受容しうる不活性担体または希釈剤（スクロース、ラクトースまたはデンプンなど）と混合する。また、このような不活性担体または希釈剤の他に別の物質（例えば、ステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤）を含んでいてもよい。カプセル、錠剤および丸剤の場合、剤形は緩衝剤を含んでいてもよい。錠剤および丸剤はさらに、腸溶性コーティングを用いて調製することもできる。

経口投与用の液状剤形は、薬剤学的に受容しうる乳濁液、溶液、懸濁液およびシロップなどであり、これらにより形成したエリキシル剤は当分野で一般的に用いられる不活性希釈剤（水など）を含有する。組成物は、このような不活性希釈剤の他に湿潤剤、乳化剤、懸濁化剤、甘味剤、香味剤、芳香剤などを含んでいてもよい。

非経口投与用の製剤は、滅菌した水性もしくは非水性の溶液、懸濁液または乳濁液を含んでいてもよい。非水性溶媒または賦形剤の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油（オリーブ油およびトウモロコシ油など）、ゼラチン、および注射可能な有機エステル（オレイン酸エチルなど）を含む。このような剤形はまた、防腐剤、湿潤剤、乳化剤および分散剤などを含んでいてもよい。これらの製剤は、例えば、細菌を保持するフィルターを通す濾過、組成物と殺菌剤の混合、組成物へのＸ線照射、または組成物の加熱により、滅菌することができる。これらはまた、使用する直前に無菌水またはいくつかの他の無菌注射剤に溶解することができる、無菌固体組成物の形状で製造することもできる。

薬剤学的に許容できる担体は当業者には周知であり、例えば、ＲＥＭＩＮＧＴＯＮ’ＳＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＳ（ＭｅｒｃｋＰｕｂ．Ｃｏ．，Ｎ．Ｊ．１９９１）に十分に記載されている。薬剤学的に受容できる担体には、塩（例えば、無機酸塩（例えば、塩酸塩、臭化水素酸塩、リン酸塩、硫酸塩など）、および有機酸塩（例えば、酢酸塩、プロピオン酸塩、マロン酸塩、安息香酸塩など））が含まれる。

本発明に係る組成物は、キットの形態で提供することができる。キットには、本発明に係る化合物を含む組成物（本発明に係る組成物）のみではなく、これとは異なる成分を含む組成物が含まれていてもよい。キットに２種類以上の組成物が含まれる場合には、これらは別個の容器（例えば、分割されたボトルなど）に入れてもよく、分割されていない単独の容器に入れてもよい。一般に、キットには、使用説明書が含まれる。キットの形態は、別個の成分が好ましくは異なる剤形（例えば経口および非経口）で投与され、異なる投与量で投与され、または、処方する医師が当該組合せの各成分の滴定を所望する場合などに特に有利である。

本発明に係る標的療法は、上記本発明に係る化合物を被検体に投与する工程を包含するものであればよい。被検体は特に限定されるものではなく、ヒト、家畜動物、ペットを含む種々の動物が含まれる。

標的療法とは、標的部位特異的に薬効を発現させて治療効率を向上させると共に、標的部位以外の部位で薬効発現を抑制することで、有害な副作用を軽減させる治療法を意味する。本発明に係る化合物は、機能部に用いる薬剤および抑制部に用いる物質に応じて様々な標的療法に適用可能である。特に、抑制部に低酸素細胞等の還元性条件下で遊離する上述の物質を用いた場合、癌細胞や虚血部位を標的とすることが可能となる。したがって、この場合、機能部には抗癌剤または虚血性疾患治療剤を用いることで、癌標的療法または虚血性疾患部位標的療法を実現することができる。

また、本発明に係る化合物は、gene-directed enzyme prodrug therapyまたはantibody-directed enzyme prodrug therapyにも適用可能である。

gene-directed enzyme prodrug therapyとは、プロドラッグを分解し得る酵素の産生を誘導する遺伝子と共にプロドラッグを投与する治療法を意味する。また、antibody-directed enzyme prodrug therapyとは、プロドラッグを分解し得る酵素を抗体と結合させてプロドラッグと共に投与する治療法を意味する。したがって、例えば、癌細胞で還元酵素を産するようにデザインされた遺伝子と共に抗体本発明に係る化合物を投与するgene-directed enzyme prodrug therapyが可能となり、また、癌細胞と特異的に結合する抗体に還元酵素を結合させた複合体と共に本発明に係る化合物を投与するantibody-directed enzyme prodrug therapyが可能となる。

また、例えば、還元酵素によらず、放射線照射により遊離する抑制部を用いた場合には、本発明に係る化合物は放射線抵抗性の低酸素細胞を含む固形癌組織に対する放射線治療効果を増強する低酸素細胞増感剤として適用可能である。

本発明に係る化合物の被検体への投与は、上述の組成物の使用形態に準じればよい。

本発明に係る画像診断法は、上記本発明に係る化合物を被検体に投与する工程を包含するものであればよく、さらに、放射線、蛍光等のシグナルを検出する工程、例えば、上記機能部が発する蛍光を検出する工程が含まれることが好ましい。

上述のように、本発明に係る化合物は標的部位に選択的に送達されるため、例えば、癌病巣部位や虚血性疾患部位の検出に好適に用いることができる。また、例えばＣＰＴのように抗癌作用を有すると共にそれ自身が蛍光を発する化合物を、本発明に係る化合物の機能部に用いれば、標的部位において、抑制部は遊離するため、上記機能部は抗癌作用を発揮すると共に、当該部位において、蛍光を発する。それゆえ、癌標的療法と癌病巣の画像診断法を同時に実施することが可能となる。

さらには、上記特性を利用して、投与した薬剤の動態や薬剤活性をリアルタイムでモニタリングすることもできる。また、薬剤により誘起される低酸素細胞のアポトーシスや薬効発現状況をリアルタイムでモニタリングすることも可能である。つまり、本発明にかかる化合物によれば、疾患の治療効果を発揮するのみならず、疾患部位を特定したり、投与した薬剤の薬効をリアルタイムで評価したりすることができる。

本発明に係る化合物の被検体への投与は、特に限定されるものではなく、上述の組成物の使用形態に準じればよい。

また、放射線、蛍光等のシグナルの検出には、核磁気共鳴分光光度計、シンチレーションカウンター、蛍光分光光度計などの公知の検出器を用いることができる。例えば、生体内で本発明に係る化合物から抑制部が遊離した後に機能部が発する蛍光を検出する工程を行う場合、標的部位において上記機能部が発する蛍光を、上記例示した従来公知の検出器を用いて、公知の方法により検出すればよい。

なお本発明は上述した各実施形態および以下の実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以下、本発明について実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

最初に、以下の実施例で用いた実験材料等について記載する。

〔実験材料等〕
２０（Ｓ）−カンプトテシン（ＣＰＴ）は東京化成社製を使用した。４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）、アセトニトリル、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）、２−プロパノール、トリエチルアミン（ＴＥＡ）、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド二ナトリウム塩（ＮＡＤＨ）、ＲＰＭＩ−１６４０培地、イーグル最少必須培地（ＭＥＭ）はナカライテスクから購入した。β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸四ナトリウム塩（ＮＡＤＰＨ）はオリエンタル酵母社から購入した。N-α-Boc-L-lysin は渡辺化学社から購入した。ウシ胎児血清はThermo Trace社製を使用した。Thiazolyl blue tetrazolium bromide (MTT)、1-amino-1-deoxy-β-D-galactose、4-ニトロフェニルクロロフォルメート（4-nitrophenylchloroformate）および大腸菌由来DT-ジアホラーゼ（E. coli DT-diaphorase (DTD)）はシグマ社製を使用した。ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、４−ニトロフリルアルコール、４−ニトロベンジルアルコールおよびその他の試薬は和光純薬から購入した。

ヒト線維肉腫細胞株HT-1080は、東北大学医用細胞資源センターから入手した。マウス乳癌細胞株EMT6/KUは、京都大学で継代培養されているものを使用した。ヒト大腸腺癌細胞HT-29は、American Type Culture Collection（ATCC）から入手した。組み換えヒトＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼは、Oxford Biomedical Research (Oxford, MI, USA)から入手した。

薄層クロマトグラフィーおよび分取用クロマトグラフィーには、Silica Gel 60 F₂₅₄ TLC plates（シグマ社製）を用いた。カラムクロマトグラフィーには、Wakogel C-300 silica gel（45−75 mm、和光純薬社製）を用いた。^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルの測定および^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルの測定には、それぞれJOEL JNM-EX207J（270MHz）およびJOEL JNM-AL300（300MHz）を使用した。ＦＡＢ−ＭＳ（fast atom bombardment mass spectrometry）にはJOEL JMS-SX102A質量分析計を用い、グリセロールまたは３−ニトロベンジルアルコール（ＮＢＡ）をマトリクスとした。高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）には、Interstil（登録商標） ODS-3 column（4.6Φ×250 mm、GL Science 社製）を取り付けた Hitachi D-7000 HPLC system を用いた。試料の溶出には、0.1 M TEEA buffer (pH 6.4)を含有するCH₃CN (30%)水溶液を用い、流速は0.6 mL/minとし、UV検出器を用いて波長360 nmで検出した。

〔実施例１：カンプトテシン（ＣＰＴ）の水溶性誘導体の合成〕
カンプトテシン誘導体であるＣＰＴ１、ＣＰＴ２およびＣＰＴ３はPessahらの文献（N. Pessah, M. Reznik, M. Shamis, F. Yantiri, H. Xin, K. Bowdish, N. Shomron, G. Ast and D. Shabat, Bioorg. Med. Chem., 2004, 12, 1859-1866.）に記載の方法を一部変更して合成した。ＣＰＴ１、ＣＰＴ２およびＣＰＴ３の合成手順および実施例２において説明するＣＰＴ４の合成手順を下記式（２７）に示した。

また、ＣＰＴ１をリード化合物として上記式群（２１）に示した、ＣＰＴ３ａ、ＣＰＴ３ｂ、ＣＰＴ３ｃ、ＣＰＴ３ｄ、ＣＰＴ３ａ’およびＣＰＴ３ｂ’を合成した。以下に各ＣＰＴの水溶性誘導体の具体的合成手順を記載する。

（１）ＣＰＴ１の合成
カンプトテシン誘導体であるＣＰＴ１、ＣＰＴ２およびＣＰＴ３はPessahらの文献（N. Pessah, M. Reznik, M. Shamis, F. Yantiri, H. Xin, K. Bowdish, N. Shomron, G. Ast and D. Shabat, Bioorg. Med. Chem., 2004, 12, 1859-1866.）に記載の方法を一部変更して合成した。具体的には、ＣＰＴ１の合成は以下のように行った。

ＣＰＴ(338 mg, 0.97 mmol)および4-ニトロフェニルクロロフォルメート(408 mg, 2.0 mmol)を０℃のジクロロメタン(30 mL)中で混和し、続いて4-ジメチルアミノピリジン (DMAP, 400 mg, 3.28 mmol)を添加した。この溶液を室温で２時間攪拌した後、0.1 M HCl (10 mL)で４回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、10mLになるまで減圧濃縮した後、ヘキサンを用いて沈殿させた。この沈殿固体をジクロロメタン−ヘキサン混合液を用いて再結晶させ、黄白色の粉体としてＣＰＴ１を得た（収量：403 mg, 収率：81%）。

このＣＰＴ１について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(270 MHz, CDCl₃)を測定したところ、δ= 1.05 (t, J = 7.4 Hz, 3 H); 2.15-2.39 (m, 2 H); 5.31 (s, 2 H); 5.40 (d, J = 17.5 Hz, 1 H); 5.70 (d, J = 16.5 Hz, 1 H); 6.92 (d, J = 8.9 Hz, 1 H); 7.39-7.45 (m, 2 H); 7.76-8.26 (m, 6 H); 8.43 (s, 1 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(68 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 7.8, 31.9, 50.2, 67.1, 96.0, 115.6, 120.4, 121.6, 125.2, 126.1, 128.2, 128.3, 129.2, 131.1, 131.6, 144.9, 145.4, 146.3, 151.1, 154.9, 157.1, 166.6 であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 514.1257 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ１の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ１の分子質量は514.1250（C₂₇H₂₀N₃O₈）である。

（２）ＣＰＴ２の合成
上記ＣＰＴ１(100 mg, 0.195 mmol)のジクロロメタン溶液(10 mL)に、Mono-Boc-N,N'-dimethylethylene-diamine (80 mg, 0.425 mmol)のジクロロメタン溶液(3 mL)を滴下した。この溶液を室温で４時間攪拌した後、減圧濃縮した。残渣を分取クロマトグラフィーで精製し、黄白色の粉体としてＣＰＴ２を得た（収量：98 mg, 収率：89%）。

このＣＰＴ２について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(270 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 0.93 (m, 3 H); 1.37 (m, 9 H); 2.02-2.27 (m, 2 H); 2.27-3.50(m, 10 H); 5.21(s, 2 H); 5.32 (d, J = 17.0 Hz, 1 H); 5.61 (d, J = 17.2 Hz, 1 H); 7.19 (m, 2 H); 7.51-8.32 (m, 4 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(68 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 7.8, 28.5, 29.7, 35.5, 35.7, 47.3, 49.9, 67.1, 75.9, 97.7, 120.0, 125.2, 127.9, 128.1, 128.2, 128.5, 129.3, 130.7, 131.3, 145.7, 146.7, 148.5, 152.3, 152.7, 154.3, 155.7, 157.3, 167.9 であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 563.2499 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ２の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ２の分子質量は563.2506（C₃₀H₃₅N₄O₇）である。

（３）ＣＰＴ３の合成
上記ＣＰＴ２(40 mg, 0.07 mmol)をトリフルオロ酢酸(1 mL) に溶解し、１５分間室温で処理した。減圧して溶媒を除き、残渣を分取クロマトグラフィーで精製し、黄緑色の油状物としてＣＰＴ３を得た（収量：30 mg, 収率：93%）。

このＣＰＴ３について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(300 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 0.92 (m, 3 H); 2.02 (m, 2 H); 2.59-3.64 (m, 10 H); 5.30-5.66 (2 m, 4 H); 7.19 (m, 2 H); 7.44-8.30 (m, 4H) であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, glycerol as matrix)を測定したところ、m/z 463.1980 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ３の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ３の分子質量は463.1981（C₂₅H₂₇N₄O₅）である。

（４）ＣＰＴ３ａの合成
ジメチルホルムアミド(2mL)とジクロロメタン(7 mL)との混合溶媒に mono-Boc-ethylene-diamine (100 mg, 0.62 mmol) およびＣＰＴ１ (60 mg, 0.117 mmol)を溶解し、室温で１時間攪拌した。この溶液にジクロロメタン30 mL を添加し、さらに10分間攪拌した。沈殿物を濾去し、濾液を0.1 M HCl (15 mL)で20分間洗浄した。洗浄は４回繰り返した。その後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/メタノール, 4:1)で精製し、黄白色の粉体としてＣＰＴ３ａを得た（収量：31 mg, 収率：60%）。

このＣＰＴ３ａについて^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(270 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 1.02 (m, 3 H); 2.04 (m, 4 H); 2.86-3.04 (2m, 4 H); 5.03-5.23 (2 m, 4 H); 7.20 (m, 2 H); 7.58-8.32 (m, 4 H)であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, glycerol as matrix)を測定したところ、m/z 435.1676 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ３ａの構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ３ａの分子質量は435.1668（C₂₃H₂₃N₄O₅）である。

（５）ＣＰＴ３ｂの合成
ＣＰＴ３ｂは上記ＣＰＴ３ａと同様の方法で合成した。すなわち、ジメチルホルムアミド(2 mL)とジクロロメタン(7 mL)との混合溶媒に N-Boc-1,3-diaminopropane (100 mg, 0.57 mmol) およびＣＰＴ１ (60 mg, 0.117 mmol)を溶解し、室温で１時間攪拌した後、ジクロロメタン10 mL を添加した。沈殿物を濾去し、濾液を0.1 M HCl (10 mL)で20分間洗浄した。洗浄は４回繰り返した。その後、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/メタノール, 4:1)で精製し、黄白色の粉体としてＣＰＴ３ｂを得た（収量：33 mg, 収率：63%）。

このＣＰＴ３ｂについて^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(270 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 1.03 (m, 3 H); 1.70-1.92 (2m, 6 H); 3.30 (t, J = 5.7 Hz, 2 H); 4.96 (m, 2 H), 5.28 (m, 2 H); 7.24 (m, 2 H); 7.61-8.37 (m, 4 H)であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, glycerol as matrix)を測定したところ、m/z 449.1813 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ３ｂの構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ３ｂの分子質量は449.1825（C₂₄H₂₅N₄O₅）である。

（６）ＣＰＴ３ｃの合成
アセトニトリル(3 mL) とジクロロメタン(4 mL)との混合溶媒にN-a-Boc-L-lysine (12 mg, 0.05 mmol)、ＣＰＴ１(25 mg, 0.05 mmol)、DMAP (60 mg, 0.3 mmol)およびトリメチルアミン(0.03 mL, 0.4 mmol)を溶解し、室温で一夜攪拌した。減圧下、エバポレーションにより溶媒を除去し、残渣をDCM (1 mL)−ヘキサン(3 mL)の混合液で再結晶化した。再結晶化の操作を３回繰り返し、ＣＰＴ２ｃを得た。得られたＣＰＴ２ｃをTFA (0.5 mL)で
10分間処理することにより脱保護した。続いて、減圧濃縮し、分取クロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製して、黄白色の粉体としてＣＰＴ３ｃを得た（収量：12 mg, 収率：46%）。

このＣＰＴ３ｃについて^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(300 MHz, DMSO-d₆) を測定したところ、δ= 0.90 (t, J = 8.3 Hz, 3 H); 1.22-1.90 (4m, 8 H); 2.78 (t, J = 7.2 Hz, 2 H); 3.80 (t, J = 6.5 Hz, 1 H); 5.28 (s, 2 H); 5.4 (s, 2 H); 7.35-8.2 (3m, 6 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(75 MHz, DMSO-d₆) を測定したところ、δ= 7.7, 21.4, 26.4, 29.5, 30.2, 50.2, 51.9, 65.2, 72.4, 96.7, 119.1, 127.7, 127.9, 128.5, 129.0, 129.8, 130.4, 131.5, 145.5, 147.9, 149.9, 156.8, 158.0, 160.5, 170.9, 172.5であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 521.2048 [M+H]⁺であった。なお、このＣＰＴ３ｃの分子質量は521.2036（C₂₇H₂₉N₄O₇）である。

（７）ＣＰＴ３ｄの合成
1-amino-1-deoxy-β-D-galactose (17.9 mg, 0.1 mmol)、ＣＰＴ１(51 mg, 0.1 mmol) および DMAP (30 mg, 0.25 mmol)をDMSO(2 mL)に溶解し、室温で一夜攪拌した。分取クロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製して、黄白色の粉体としてＣＰＴ３ｄを得た（収量：37 mg, 収率：66%）。

このＣＰＴ３ｄについて^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(270 MHz, DMSO-d₆) を測定したところ、δ= 0.90 (m, 3 H); 1.93 (m, 2 H); 3.12-3.59 (m, 4 H); 4.60-4.85 (m, 2 H); 5.15-5.41 (m, 5 H); 7.48-8.12 (3m, 6 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(75 MHz, DMSO-d₆) を測定したところ、δ= 7.5, 30.4, 50.2, 60.1, 60.4, 62.9, 68.1, 74.2, 74.5, 76.5, 95.3, 118.9, 127.7, 127.9, 128.5, 129.0, 129.8, 130.3, 131.3, 145.7, 146.2, 147.5, 147.9, 152.4, 154.4, 156.6, 167.8であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 554.1787 [MH⁺]であった。なお、このＣＰＴ３ｄの分子質量は554.1775（C₂₇H₂₈N₃O₁₀）である。

（８）Ｅ環開裂アナログＣＰＴ３ａ’の合成
ＣＰＴ１(89 mg, 0.17 mmol)をジクロロメタン(7 mL)に溶解し、０℃に保持したこの溶液にエチレンジアミン(102 mg, 1.7 mmol)をジクロロメタン(3 mL)に溶解した溶液を滴下した。引き続き15分間攪拌した後、減圧濃縮した。残渣を沈殿させ、酢酸エチル(2 mL)で４回洗浄した。これを濾別して、黄白色の粉体としてＣＰＴ３ａ’を得た（収量：50 mg, 収率：72 %）。

このＣＰＴ３ａ’について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(300 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 1.18 (m, 3 H); 1.92 (m, 2 H); 2.70-2.96 (2 m, 4 H); 5.23 (2 s, 4 H); 6.75 (m, 3 H), 8.00-8.12 (m, 3 H)であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, glycerol as matrix)を測定したところ、m/z 409.1880 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ３ａ’の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ３ａ’の分子質量は409.1876（C₂₂H₂₅N₄O₄）である。

（９）Ｅ環開裂アナログＣＰＴ３ｂ’の合成
ＣＰＴ１(11 mg, 0.02 mmol)をジクロロメタン(2 mL)に溶解し、０℃に保持したこの溶液に1,3-ジアミノプロパン(14.8 mg, 0.2 mmol)をジクロロメタン(2 mL)に溶解した溶液を滴下した。引き続き30分間攪拌した後、減圧濃縮した。残渣を沈殿させ、酢酸エチル(0.5 mL)で４回洗浄した。これを濾別して、黄白色の粉体としてＣＰＴ３ｂ’を得た（収量：6 mg, 収率：70 %）。

このＣＰＴ３ｂ’について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(2700 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 1.18 (m, 3 H); 1.82-1.92 (m, 4 H); 2.76 (m, 2 H); 3.28 (m, 2 H); 5.23 (2 s, 4 H); 6.73 (m, 3 H); 7.91-8.10 (m, 3H)であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, glycerol as matrix)を測定したところ、m/z 423.2043 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ３ｂ’の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ３ｂ’の分子質量は423.2032（C₂₃H₂₇N₄O₄）である。

〔実施例２：水溶性ＣＰＴ誘導体−還元遊離ユニット複合体の合成〕
上記実施例１により合成した水溶性ＣＰＴ誘導体の中から、安定性および加水分解反応性を考慮して、ＣＰＴ３を選択した（次の実施例３参照）。このＣＰＴ３にインドールキノン、ニトロベンジルまたはニトロフランをそれぞれ結合した複合体を合成した（上記式（２７）参照）。

（１）カンプトテシン−インドールキノン（ＣＰＴ−ＩＱ）複合体ＣＰＴ４の合成
インドールキノン(58 mg, 0.25 mmol)、4-ニトロフェニルクロロフォルメート(50 mg, 0.25 mmol)およびトリエチルアミン(0.04 mL, 0.5mmol)を０℃のジクロロメタン(5 mL)に溶解した。この溶液を、窒素雰囲気下、室温で２時間攪拌し、p-nitrophenyl indolequinone carbonate（ＩＱ１）を得た。別途、ＣＰＴ２(50 mg, 0.089 mmol)を1 mLのトリフルオロ酢酸で、室温にて15分間反応させた。トリフルオロ酢酸を除去し、残渣の粗製ＣＰＴ３を上記ＩＱ１を含む溶液に添加し、続いて0.5 mLのトリエチルアミンを添加した。この混合溶液をさらに15分間攪拌した後、減圧濃縮した。残渣を分取クロマトグラフィー（酢酸エチル）で精製し、赤色の粉体としてＣＰＴ４を得た（収量：60 mg, 収率：93%）。

このＣＰＴ４について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(300 MHz, CDCl₃)を測定したところ、δ= 0.92 (m, 3 H); 2.06-2.24 (m, 5 H); 2.71-3.79 (3 m, 16 H); 5.08-5.60 (m, 7 H); 7.16 (m, 2 H); 7.56-8.29 (m, 4 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(75 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 7.7, 8.4, 29.6, 31.9, 32.3, 35.4, 36.0, 45.6, 47.4, 47.7, 49.9, 57.5, 66.9, 75.9, 96.3, 106.6, 116.4, 127.9, 128.1, 128.2, 128.5, 129.5, 130.5, 131.1, 138.0, 145.9, 148.7, 152.5, 157.4, 159.6, 168.1, 178.8であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 724.2631 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ４の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ４の分子質量は724.2619（C₃₈H₃₈N₅O₁₀）である。

（２）カンプトテシン−ニトロベンジル複合体ＣＰＴ５の合成
4-ニトロベンジルアルコール(50 mg, 0.3 mmol)、4-ニトロフェニルクロロフォルメート(60 mg, 0.3 mmol)およびトリエチルアミン(0.05 mL, 0.6mmol)を０℃のジクロロメタン(5 mL)に溶解した。この溶液を、窒素雰囲気下、室温で２時間攪拌し、p-nitrophenyl nitrobenzyl carbonate（ＮＢ１)を得た。別途、ＣＰＴ２(40 mg, 0.071 mmol)を1 mLのトリフルオロ酢酸で、室温にて15分間反応させた。トリフルオロ酢酸を除去し、残渣の粗製ＣＰＴ３を上記ＮＢ１を含む溶液に添加し、続いて0.2 mLのトリエチルアミンを添加した。この混合溶液をさらに20分間攪拌した後、減圧濃縮した。残渣を分取クロマトグラフィー（酢酸エチル）で精製し、黄色の粉体としてＣＰＴ５を得た（収量：40 mg, 収率：87%）。

このＣＰＴ５について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(270 MHz, CDCl₃)を測定したところ、δ= 0.98 (t, J = 7.3 Hz, 3 H); 2.04-2.25 (m, 2 H); 2.80-3.51 (m, 10 H); 5.17-5.70 (m, 6 H); 7.21-8.37 (m, 10 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(68 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 7.8, 32.0, 35.0, 46.5, 46.9, 49.9, 65.7, 67.2, 68.4, 96.2, 120.1, 123.5, 123.8, 125.1, 127.7, 127.9, 128.1, 128.2, 128.4, 129.3, 130.6, 131.1, 144.0, 145.8, 147.1, 148.7, 150.7, 152.5, 154.6, 157.2, 167.9であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 642.2201 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ５の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ５の分子質量は642.2200（C₃₃H₃₂N₅O₉）である。

（３）カンプトテシン−ニトロフリル複合体ＣＰＴ６の合成
4-ニトロフリルアルコール(50 mg, 0.34 mmol)、4-ニトロフェニルクロロフォルメート(60 mg, 0.3 mmol)およびトリエチルアミン(0.05 mL, 0.6mmol)を０℃のジクロロメタン(3 mL)に溶解した。この溶液を、窒素雰囲気下、室温で２時間攪拌し、p-nitrophenyl nitrofuryl carbonate（ＮＦ１)を得た。別途、ＣＰＴ２(50 mg, 0.089 mmol)を1 mLのトリフルオロ酢酸で、室温にて15分間反応させた。トリフルオロ酢酸を除去し、残渣の粗製ＣＰＴ３を上記ＮＦ１を含む溶液に添加し、続いて0.2 mLのトリエチルアミンを添加した。この混合溶液をさらに20分間攪拌した後、減圧濃縮した。残渣を分取クロマトグラフィー（酢酸エチル）で精製し、黄色の粉体としてＣＰＴ６を得た（収量：45 mg, 収率：80%）。

このＣＰＴ６について^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル(300 MHz, CDCl₃)を測定したところ、δ= 0.93 (t, J = 5.4 Hz, 3 H); 2.02-2.24 (m, 2H); 2.75-3.50 (m, 10 H); 5.05-5.64 (m, 6 H); 6.58 (m, 1 H); 7.15-8.34 (m, 7 H)であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル(75 MHz, CDCl₃) を測定したところ、δ= 7.7, 31.9, 34.9, 35.1, 46.6, 46.8, 50.0, 66.8, 67.0, 96.8, 112.1, 112.2, 112.8, 115.6, 126.1, 128.2, 128.3, 129.2, 130.8, 131.4, 140.9, 145.9, 147.1, 148.7, 152.2, 153.3, 153.6, 155.6, 157.5, 162.7, 168.0であった。また、ＦＡＢ−ＨＲＭＳ(positive mode, NBA as matrix)を測定したところ、m/z 632.1991 [MH⁺]であった。これらによりＣＰＴ６の構造を確認することができた。なお、このＣＰＴ６の分子質量は632.1993（C₃₁H₃₀N₅O₁₀）である。

〔実施例３：ＣＰＴ誘導体の安定性および加水分解性〕
上記実施例１および実施例２で合成したＣＰＴ誘導体のうち、難溶性のＣＰＴ５を除いて安定性および加水分解性を検討した。

0.1μmolの各ＣＰＴ誘導体をそれぞれ５％アセトニトリル含有0.1 Mトリスバッファー(1 mL, pH 7.4)に溶解し、37℃でインキュベートした。経時的に各溶液から10μLをサンプリングし、各ＣＰＴ誘導体およびその加水分解物の濃度をＨＰＬＣを用いて定量した。なお、定量には、個々の標準物質により作成した検量線を用いた。ＣＰＴ誘導体の加水分解物は一次速度式によく当てはまったので、加水分解速度定数は下記の式で算出した。
C_t = C_t=0*exp(-kt)・・・(1)
ＣＰＴ誘導体の安定性の指標としての半減期(t_1/2)は、下記の式で算出した。
t_1/2 = ln2/k・・・(2)
ＣＰＴ５を除く、各ＣＰＴ誘導体はＣＰＴと比較して高い水溶性を示した。各ＣＰＴ誘導体は、37℃のトリスバッファー（pH7.4）中で加水分解され、各ＣＰＴ誘導体に固有の速度定数を示す擬似一次速度式が得られた。

ＣＰＴ３ａは最も不安定で、半減期（t_1/2）は3.6時間であった。ＨＰＬＣ分析およびＦＡＢ−ＭＳ測定結果から、ＣＰＴ３ａは、トリスバッファー中においてラクトン環部分のＥ環が開裂したカルボン酸塩型のＣＰＴ３ａ’に容易に転換され、ＣＰＴを遊離させることが示された。ＣＰＴ３ｂは同様に安定性が低く（t_1/2は10.2時間）、トリスバッファー中において一部がそのカルボン酸塩型のＣＰＴ３ｂ’に転換され、ＣＰＴを遊離させた。一方、ＣＰＴ３は相対的に安定であり（t_1/2は57.2時間）、上述の式（２５）に示すように、わずかながら自然にリンカー部分が閉環しＣＰＴを遊離させた。他の誘導体については、ＣＰＴ３ｃのt_1/2は67.3時間、ＣＰＴ３ｄのt_1/2は36.5時間、ＣＰＴ４のt_1/2は67.3時間であった。これらの誘導体はトリスバッファー中においてゆっくりと加水分解され、同時に数種類の未知の分解産物を生じさせ、リンカーの閉環とは異なるメカニズムでＣＰＴを遊離させた。

〔実施例４：ＤＴ−ジアホラーゼによるＣＰＴ４の生物学的還元活性化〕
水溶性ＣＰＴ誘導体−還元遊離ユニット複合体（ＣＰＴプロドラッグ）の代表例として、ＣＰＴ４について、トリスバッファー中におけるＤＴ−ジアホラーゼによる生物学的還元活性化のメカニズムを検討した。なお、ＤＴ−ジアホラーゼがインドールキノンを含む様々なキノン化合物に２つの電子を与えて還元することはよく知られている。

ＣＰＴ４(0.1 mM)、ＮＡＤＨ(1.25 mM)およびＤＴ−ジアホラーゼ (2.5 units/mL)を５％アセトニトリル含有0.1 Mトリスバッファー(1 mL, pH 7.4)に溶解し、37℃、好気性条件下でインキュベートした。経時的にサンプリングし、ＨＰＬＣを用いて定量した。ＤＴ−ジアホラーゼを除いた溶液、すなわちＣＰＴ４(0.1 mM)およびＮＡＤＨ(1.25 mM)を５％アセトニトリル含有0.1 Mトリスバッファー(1 mL, pH 7.4)に溶解したものを対照とした。

結果を図１（ａ）および（ｂ）に示した。図１（ａ）から明らかなように、ＤＴ−ジアホラーゼおよびＮＡＤＨの存在下で、ＣＰＴ４は急速に還元されて、連結していたインドールキノンが切り離され、ＣＰＴ３が生じた。生じたＣＰＴ３は、効率的に分子内でリンカー部分が閉環し、ＣＰＴを遊離させた（上述の式（２５）参照）。一方、図１（ｂ）から明らかなように、ＤＴ−ジアホラーゼを含まない場合には、ＣＰＴ４は非常にゆっくりとした速度で加水分解され、ＣＰＴ３を遊離させ、その後少量のＣＰＴが生成した。

〔実施例５：In Vitro 細胞毒性試験〕
HT-1080およびEMT6/KUには1% 非必須アミノ酸および10% FBS（ウシ胎児血清）含有MEM培地を用い、HT-29には10% FBS（ウシ胎児血清）含有RPMI-1640培地を用い、いずれも37℃、5% CO₂ 、相対湿度90% の条件下で培養した。細胞増殖抑制の評価にはMTT法（T. Mosmann, J. Immunol. Methods, 1983, 65, 55-63）を用いた。5,000個の細胞を50 μLの培地に懸濁し、96穴細胞培養用マイクロプレートの各ウェルに播き、10^-10〜 10^-3 mol/L の各濃度の薬剤を含む培地50μL、または薬剤を含まないコントロール培地50μLで細胞を処理した。72時間培養後、10 μL の5 mg/mL MTT (in PBS) 溶液を各ウェルに添加した。37℃で４時間反応させた後、100 μL の0.04 N HCl (in 2-propanol)を各ウェルに添加し、濃青色の結晶を溶解させた。マイクロプレートリーダー（Model-550、Bio-Rad Laboratories社製）を用いて、波長570 nmで吸光度を測定した。生存細胞数と薬剤濃度との回帰分析から、コントロールと比較して生存細胞数を半分に減少させる薬剤濃度（IC₅₀）を算出した。

HT-29に対するＣＰＴ４およびＣＰＴ６の低酸素選択的細胞毒性は、上記と同様にMTT法を用いて評価した。ただし、ＣＰＴ４またはＣＰＴ６を添加後５時間培養した後、90分間窒素雰囲気下で培養した。

結果を表１に示した。なお、ＣＰＴ５は溶解性が非常に低いためＩＣ₅₀を測定することができなかった。表１から明らかなように、ＣＰＴ４およびＣＰＴ６は親化合物であるＣＰＴと比較して約１０〜２７倍低い細胞毒性を示した。また、水溶性を向上させるリンカー部分のみを結合したＣＰＴ３、ＣＰＴ３ａ、ＣＰＴ３ｂ、ＣＰＴ３ｃおよびＣＰＴ３ｄもＣＰＴと比較して細胞毒性を低下させる傾向を示し、EMT6/KUに対してＣＰＴ３ｃおよびＣＰＴ３ｄはＣＰＴと比較して１０倍以上低い細胞毒性を示した。

また、表１から明らかなように、ＣＰＴ４およびＣＰＴ６の低酸素選択性に関しては、90分間低酸素環境下で培養することにより、ＣＰＴ４は１．７倍、ＣＰＴ６は４．１倍細胞毒性が高くなった。なお、さらに長時間低酸素環境下で培養すれば、ＣＰＴ４およびＣＰＴ６の細胞毒性は一層高くなり、ＣＰＴのＩＣ₅₀に近づくことは、容易に予測できる。

〔実施例６：ＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼによるＣＰＴ４の生物学的還元活性化に起因するＣＰＴ３の蛍光発光〕
実施例２で合成したカンプトテシン−インドールキノン（ＣＰＴ−ＩＱ）複合体ＣＰＴ４のＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼによる生物学的還元活性化をモニターするために、0.02 mM CPT-IQ、0.6 mM NADPH、および10 mMリン酸緩衝液（pH7.4）を含む、アルゴン飽和もしくは空気飽和のアセトニトリル−水（v/v,1:9）溶液2 mLに対して、10 mMリン酸緩衝液（pH7.4）に溶解した組み換えヒトＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼ（2 mg/mL）を10 μL添加した。その後、適当な時間ごとに、室温で、蛍光スペクトルを測定した。なお、本実施例で用いたアセトにトリルおよびその他の試薬は、和光純薬から購入した。また、ＵＶ／ｖｉｓ吸収スペクトルは、ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計V-530（日本分光社製）を用いて、室温で測定した。蛍光スペクトルは、RF-5300PC分光蛍光計（島津製）を用いて、励起波長350 nmで測定した。さらに、全ての測定において、標準石英セルを用いた。

図２に示すように、0.02 mM CPT-IQ、0.6 mM NADPH、および10 μg/mL組み換えヒトＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼを含む、アルゴン飽和アセトニトリル−リン酸緩衝液（v/v = 1 : 9, 10 mM, pH 7.4）を室温で1時間放置している間に、430 nmの蛍光発光の強度が、ＣＰＴ−ＩＱの内因性の蛍光と比較して約18倍にまで迅速に上昇した。それに対して、同様の処理を空気飽和アセトニトリル−リン酸緩衝液を用いて行った場合、430 nmの蛍光発光の強度は、無視できる程度しか上昇しなかった。この蛍光発光強度の上昇は、ＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼによりＣＰＴ−ＩＱが生物学的還元されることによって、蛍光性の化合物であるＣＰＴ３およびＣＰＴが放出されたことを意味するものである。これは、分析ＨＰＬＣによって確認されたようなＤＴ−ジアホラーゼによる生物学的還元（実施例４を参照）と同様のものである。

酸素存在下では、上記のＮＡＤＰＨ−シトクロムＰ４５０リダクターゼによるＣＰＴ−ＩＱの還元は、明らかに抑制された（図２および４を参照）。これらの結果は、生物学的還元活性化されるプロドラックであるＣＰＴ−ＩＱが、低酸素症の腫瘍の治療および予防における高性能な医学ツールに利用できることを示すものである。ＣＰＴ−ＩＱを用いれば、医師は、光学的画像化を通して、固形癌における悪性細胞が効果的に殺傷されている様子をリアルタイムで見ることができる。

また、ナノ秒のレーザー閃光光分解（以下、「ＬＦＰ」ともいう）研究において、355 nmのレーザー光が、ＣＰＴ−ＩＱの電荷分離を誘導し、下記式（２８）に従って、ＣＰＴ陽イオンラジカル（CPT^.+）とＩＱ陰イオンラジカル（IQ^.-）とを形成させることがわかった（図３を参照）。

このＬＦＰの結果は、ＣＰＴ−ＩＱ複合体のＣＰＴ発色団由来の蛍光発光が、光誘導電子移動（以下、「ＰＩＥＴ」ともいう）によって部分的に消光されることを示すものである。さらに、ＣＰＴ−ＩＱおよびＩＱは、360−550 nmの波長範囲において吸収を持った（図４を参照）。この波長範囲は、ＣＰＴおよびＣＰＴ３の蛍光発光の波長を含むものである（図２を参照）。これらのスペクトル特性は、ＣＰＴ−ＩＱ複合体分子における分子内蛍光発光の消光メカニズムの一つとして分子内の蛍光共鳴エネルギー移動（以下、「ＦＲＥＴ」ともいう）が関係していることを示唆するものである。以上のことから、ＣＰＴ−ＩＱ複合体システムにおいて、ＣＰＴ部由来の蛍光発光は、ＰＩＥＴおよびＦＲＥＴの両方によって消光されることが確認できた。

本実施例は、酵素によって活性化される蛍光プローブが、高感度および高特異的に分子を検出したり、in vivoで分子を画像化したりすることに用いることができることを示すものである。同様に、この種の低酸素状態で選択的に活性化される蛍光薬剤は、腫瘍の低酸素状態を画像化するための画像化プローブとしても利用できる。そのため、腫瘍の予防、予測、および抗腫瘍治療の効果の評価に有用である。生物学的還元により活性化される蛍光プローブおよびＣＰＴの抗腫瘍プロドラックとしてのＣＰＴ−ＩＱの特性からみて、ＣＰＴ−ＩＱの低酸素症の腫瘍細胞の画像化、およびＣＰＴ−ＩＱによって引き起こされる腫瘍細胞のアポトーシスの可視化への適用に関する研究がさらに、進行している。

なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。

本発明は、癌組織選択的化学療法用薬剤および／または画像診断用プローブの有効成分となる化合物を提供するものであり、医薬品産業に利用可能である。

（ａ）はＤＴ−ジアホラーゼおよびＮＡＤＨを含むトリスバッファー中のＣＰＴ４の経時的変化を示したグラフであり、（ｂ）はＮＡＤＨのみを含みＤＴ−ジアホラーゼを含まないトリスバッファー中のＣＰＴ４の経時的変化を示したグラフである。大気条件下、もしくは低酸素条件下において、ＣＰＴ４を還元酵素と共存する状態で放置したときの当該溶液の蛍光スペクトルを示すチャートである。図中ａ〜ｃは、大気条件下に放置した場合の結果を示し、ｄ〜ｆは、低酸素条件下に放置した場合の結果を示す。また、ａおよびｄは、放置時間が0分の時の結果を、ｂおよびｅは、放置時間が25分の時の結果を、ｃおよびｆは、放置時間が60分の時の結果を示す。低酸素条件下におけるＣＰＴ４のＬＦＰ解析の結果を示すチャートである。なお、図中、（ａ）は、355 nmでＬＦＰを行った後、2 μsおよび12 μsに観察された一過的吸収スペクトルを示す。また、（ｂ）は、350 nmおよび430 nmの一過的吸収スペクトルの経時変化を示す図である。ＣＰＴ４、ＣＰＴ、およびＩＱのＵＶ／ｖｉｓ吸収スペクトルを示すチャートである。

Claims

機能部と抑制部とがリンカー部分を介して連結されている化合物であって、
上記抑制部は、上記機能部の有する機能を抑制しており、
上記リンカー部分は、当該化合物の水溶性を向上させる機能を有する、化合物。
上記リンカー部分が、含窒素官能基、含酸素官能基、または含硫黄官能基をもつアルキル鎖構造を有する、請求項１に記載の化合物。
上記抑制部が、還元性環境下で遊離することにより、上記機能部の有する機能が発揮される、請求項１に記載の化合物。
上記リンカー部分が、上記抑制部の遊離に引き続き遊離する、請求項１に記載の化合物。
上記機能部が、リンカー部分と、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により連結されており、
上記抑制部が、リンカー部分とエステル結合、アミド結合、チオエステル結合、またはカルバメート結合により連結されている、請求項１に記載の化合物。
上記抑制部が、キノン化合物またはニトロ化合物である、請求項１に記載の化合物。
上記機能部が、抗癌剤、虚血性疾患治療剤または画像診断用プローブである、請求項１に記載の化合物。
上記機能部が、カンプトテシンもしくはカンプトテシン誘導体、マイトマイシンＣもしくはマイトマイシンＣ誘導体、エトポシドもしくはエトポシド誘導体、パクリタクセルもしくはパクリタクセル誘導体、または蛍光を発する蛍光性分子である、請求項１に記載の化合物。
上記抑制部が還元性環境下で遊離することにより、上記機能部が蛍光を発する、請求項１に記載の化合物。
上記抑制部が還元性環境下で遊離することにより、上記機能部が蛍光を発し、かつ上記機能部が抗癌剤または虚血性疾患治療剤として機能する、請求項１に記載の化合物。
上記機能部の蛍光発光が、光誘導電子移動または蛍光共鳴エネルギー移動により消光されている、請求項９または１０に記載の化合物。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化合物を含む、標的療法用組成物。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化合物を被験体に投与する工程を包含する、標的療法。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化合物を含む、画像診断用組成物。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の化合物を被験体に投与する工程を包含する、画像診断法。
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の化合物を被験体に投与する工程と、
上記機能部が発する蛍光を検出する工程とを包含する、画像診断法。