JP2014079552A - フィトクロームで過酸化水素の分解を触媒するシリーズ薬物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化学療法、放射線によって実施する放射線化学療法又は放射線療法に用いられ、薬物の提供により解決される。具体的に、従来の光線力学的療法と完全に異なる治療原理を見出した上で、フィトクロームの腫瘍、血管プラークと皮膚病等の病巣に対する特異性の親和作用を利用し、特定手段を利用して、当該病巣で位置を決めてフィトクロームを定量的に活性化し、過酸化水素の分解反応を触媒して一重項酸素を発生させ、一重項酸素はさらに病変細胞を枯死及び/又は壊死させて、腫瘍、血管プラークと皮膚病等の疾病を治療する目的及び皮膚美容を触媒する効果を達成する。化学療法又は放射線化学療法に用いる。
【選択図】図8
Description
フィトクロームが、特定な条件で、高い効率でH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生し、フィトクロームの腫瘍、血管プラークと皮膚病等の病巣についての特異性の親和作用によって、フィトクロームを用いてH2O2の分解反応を病巣に制限すると仮定する。
弱塩基性の条件で、・OHの遊離基が存在しても、H2O2の分解反応を触媒する効率は相変わらず極めて低く、反応式は以下のようである。
H2O2の含有量が0.15%であると、6時間反応しても1O2の遊離基の発生を測定できない。
弱塩基性の条件でフィトクロームを添加すると、反応速度が明らかに向上する。
フィトクロームが射線に照射されると共にタンパク質結合によって活性化される場合、速く高い効率でH2O2の分解反応を触媒することができる:
X線照射によってH2Oを電解して・OHを発生、又は金属イオンとVit-Cを添加して・OHを発生し、H2O2の分解反応を迅速に開始して1O2を発生し、X線の照射を停止、又は・OHの遊離基の除去剤を添加して、H2O2の分解反応を迅速に終了できる。
フィトクロームとH2O2の含有量が一定であると、1O2の産出量はX線の照射線量に比例する。
蛍光分光光度計によって、フィトクロームで触媒したH2O2の分解反応前後のフィトクロームの構造を分析すると、反応前後のフィトクロームの含有量と構造が完全に一致している。
ここで、フィトクロームの作用機序、用途と治療効果などは、従来の光線力学的療法と完全に異なり、H2O2を結合して使用し、水酸基で活性化し、完全に独創的な新薬物シリーズを形成する。
光源を必要としない
従来の光線力学的療法(PDT)において、光源は最も基本的な要素であり、光源の品質は治療効果に直接影響する。PDTに用いられるフィトクロームも、光源に基づいて設計し、光線を最大限に吸収するため、異なる波長の光線に使用するフィトクロームの化学構造は異なる。CDTとRCDTは光源が必要なく、一定の含有量のフィトクロームが存在する前提で、電子ビーム、X線、γ線、イオンビーム又はタンパク質結合等によってフィトクロームを活性化して、H2O2の分解反応を開始し、1O2を発生できる。フィトクロームの治療効果は光の吸収力によって決めるのではなく、H2O2分解触媒力によって決める。
多数の腫瘍がO2欠乏状態であり、従来のPDTの反応基質がO2であり、O2がなくては1O2を発生できないため、治療効果が奏されない。CDTとRCDTはO2を必要とせず、反応基質はH2O2であるため、低濃度の外因性又は内在性のH2O2で治療要件を充足できる。
(1)可視光の組織に対する透過性は悪く、大病巣又は深部病巣に対するPDTの治療効果は悪い。CDTとRCDTは光源が必要なく、病巣の大きさ又は位置の深さに関わらず、病巣の全範囲に作用できる。(2)PDTは、治療中で迅速にフィトクロームを破壊し、フィトクロームの含有量を迅速に低下させるため、治療効果も低下する。CDTとRCDTは、フィトクロームを反応の触媒剤として使用し、治療中でもフィトクロームの構造は破壊されず、含有量も減少せずに治療効果が持続できる。(3)CDTとRCDTは同時に・OHと1O2を発生し、遊離基の殺傷効果が高まる。(4)電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームによってRCDTを行う場合、射線自身も病変細胞を殺傷する作用を有しているので、治療効果が倍増する。(5)電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームによってRCDTを行う場合、三次元立体によってターゲットを定向的に設計し、フィトクロームのターゲットについての特異性の親和性によって、ダブルターゲット効果を奏し、治療効果が高まると共に副作用も低減される。(6)フィトクロームそれ自体は一定の放射線治療の副作用を高める効果がある。(7)H2O2は、腫瘍の一部で過酸化水素酵素によって分解されてO2を発生し、腫瘍の酸素欠乏状況を改善し、放射線治療効果を高める。
H2O2の分解反応を開始して1O2を発生させるには、フィトクロームとフィトクロームを活性化させる2つの条件が必要で、病巣にフィトクロームを集中させて、病巣のターゲットでフィトクロームを活性化して、H2O2の分解反応を病巣の領域に集中させ、病巣周辺や体内の他の部位には少なくともH2O2の分解反応を発生させない。また、H2O2は、体内で過酸化水素酵素によって速やかに人体に無害のH2OとO2とに分解される。
従来のPDTの最大の欠陥の1つは、治療の用量を確定できないことが、直接に治療効果と治療効果の評価に影響を及ぼすことである。RCDTでは、発生した1O2量はX線、γ線等の照射量と比例するのでRCDTを完全に定量できる。現在、高精度の放射線治療技術が高度に開発されており、これに基づき問題なく精度の高いRCDTを実現できる。
従来のPDT治療では、可視光の組織透過性が極めて悪く、創傷的又は無創傷的な介入手段によって光源を病巣に導入する。これらの手段は、医師や患者に受け入れ難い場合が多く、患者の多くが治療の機会を失う。X線、γ線等の組織の透過力は可視光より明らかに高く、体の如何なる部位にも到達でき、RCDTはいかなる介入手段をも必要としない。
皮膚の表面部位の病変であっても、従来のPDTは光源で病巣を照射する必要があり、技術操作が複雑で普及利用が困難である。CDTは、皮膚の表面部位の病変の治療が極めて簡易で、当該部位にフィトクローム、H2O2又はH2O2を含む製剤を順に病巣上添付し、直接にフィトクロームを活性化してH2O2の分解反応を開始し、1O2を発生させる。治療終了時に、フィトクロームの活性化を停止させ、H2O2の分解反応を終了させる。放射線治療を組み合わせることについては、当該技術は既に極めて発展しており、操作自体も高度に自動化されている。
従来のPDTは、フィトクロームを破壊して、常に介入手段を利用するため、治療を連続的に行うことができない。しかしながら、治療を連続的に繰り返すのは、多くの場合に極めて重要であり、例えば、腫瘍患者では、腫瘍血管がフィトクロームを静脈注射後に即時治療するターゲットであり、後期治療のターゲットは腫瘍細胞である。CDTとRCDTは、フィトクロームを破壊せず、介入手段も必要なく、分割繰返し治療計画に十分適用できる。
以上のメリットによって、CDTとRCDTは臨床でより普及して利用しやすい。
従来の光線力学的療法は、特定な波長の可視光でフィトクロームを照射し、エネルギー転換によってO2を1O2に転換して疾病を治療する方法である。本発明は、PDTと完全に異なる治療原理、手段及びシリーズ薬物の創設に関し、フィトクロームの腫瘍、血管プラーク及び皮膚病等の病巣に対する特異的な親和作用を利用し、特定な手段を用いてこれらの病巣でフィトクロームを活性化し、病巣で迅速にフィトクロームによって触媒するH2O2の分解反応を開始(又は終了)して1O2を発生し、1O2はさらに病変細胞を枯死及び/又は壊死させて、腫瘍、血管プラーク及び皮膚病等の疾病を治療する目的及び皮膚美容の効果を達成する。本発明は、この理論に基づいて、このような治療方式に用いられる独創的な新シリーズの薬物を研究し開発した。これらの薬物は化学療法又は放射線で行うCDT(放射線化学療法)に用いられる。薬物の作用機序を以下に示す。
上記式で、フィトクロームは、内在性(例えば5-ALA合成内在性のプルフィリン)でもよく、外因性でもよい。H2O2は、外因性でもよく、過酸化水素酵素阻害剤等の手段によって内在性のH2O2を発生してもよい。フィトクロームは、特定のタンパク質結合又は電子ビーム、X線、γ線又は他の方法によって活性化する。本発明のシリーズ薬物は、光線力学的療法(PDT)の欠陥を克服し、可視光源を使用せず、酸素に依存しない。
光エネルギーの転換を完成するためにフィトクロームを用いるPDTで用いられるフィトクロームの使用目的や作用とは異なり、CDTとRCDTでは、フィトクロームを特定な物理化学条件でH2O2の分解反応の触媒剤として用いており、このようなフィトクロームは高効率でH2O2の分解反応を触媒する特性を有し、高効率で迅速に1O2を発生する。
同モル濃度の異なる構造のフィトクロームを、各々異なる濃度のH2O2溶液と共に真空反応瓶内で、完全に遮光して混合する。適当量の1O2の遊離基指示薬(例えば9,10 dimethylanthracene等)を、更に添加する。以下の方法によって、H2O2の分解反応を開始し終了し、最後に蛍光分光光度計で直接又は間接に1O2の遊離基の含有量を測定する。
細胞実験
様々な細胞を培養して、CDTとRCDTとに関する研究を実施する。
腫瘍モデルと治療の研究
様々な動物腫瘍モデルを作製して、腫瘍のCDTとRCDT治療、腫瘍血管のCDTとRCDT治療、及び腫瘍CDTとRCDTとに関する免疫治療研究を実施する。
血管プラークモデルと治療の研究
様々な動物血管損傷又は血管プラークモデルを製造して、小血管(眼底血管)と大血管(主動脈)プラークのCDTとRCDT治療を含む血管プラークのCDTとRCDT治療を実施する。
他の動物モデルと治療の研究
様々な皮膚病の動物モデルを製造して、局所CDTとRCDT治療を実施する。
第1ステップ
イメージにより腫瘍の位置を決めて、放射線治療計画システムでRCDT腫瘍ターゲットの区画とRCDT治療計画を完成する。
第2ステップ
腫瘍の局部又は全身にフィトクローム又はフィトクロームの前駆体薬物(例えば5-ALA)を投与し、フィトクロームの腫瘍組織に対する特異性の親和作用を利用して、フィトクロームを腫瘍の細胞に集中させる。
第3ステップ
腫瘍の局部又は全身に外因性H2O2(例えば過酸化炭素グルタミン(Peroxide glutamine)注射液又はH2O2)を投与する。又は、過酸化水素酵素で、体内で内在性H2O2の発生を抑制する。
第4ステップ
腫瘍の局部又は全身にH2O2を投与した直後に、放射線治療デバイスでRCDT治療計画を実行し、電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームで、フィトクロームを触媒とするH2O2の分解反応を活性化して1O2を発生する。H2O2を投与してから、早期に腫瘍血管を殺傷することにより治療し、腫瘍細胞の治療殺傷を遅延させる。
第5ステップ
電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームの照射を停止すると、すぐにH2O2の分解反応が終了し、残留のH2O2は過酸化水素酵素によって無害のH2OとO2に分解される。
必要により、合理的な時間で繰り返してRCDTを実施することができる。
第1ステップ
イメージにより腫瘍の位置を決めて、放射線治療計画システムでRCDT腫瘍ターゲットの区画とRCDT治療計画を完成する。
第2ステップ
フィトクロームと、外因性H2O2又はH2O2とを含有する製剤を新たに調製する。
第3ステップ
腫瘍の局所支配血管又は全身の血管に、それぞれフィトクロームと外因性H2O2又はH2O2を含む製剤を投与する。
第4ステップ
フィトクロームと外因性H2O2又はH2O2を含む製剤を投与後、放射線治療デバイスを利用して、すぐにRCDT治療計画を実行し、電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームで腫瘍血管の内皮細胞又は血管間質のフィトクロームを活性化するとともに、フィトクロームを触媒とするH2O2の分解反応を開始して1O2を発生させ、腫瘍血管を破壊する。
第5ステップ
電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームの照射を停止して、すぐにH2O2の分解反応を終了させ、残留のH2O2は過酸化水素酵素で無害のH2OとO2とに分解させる。
必要により、合理的な時間で繰り返してRCDTを実施することができる。
第1ステップ
イメージにより腫瘍の位置を決めて、放射線治療計画システムでRCDT腫瘍ターゲットの区画とRCDT治療計画を完成する。
第2ステップ
全身にフィトクローム又はフィトクロームの前駆体の薬物(例えば5-ALA)を投与し、フィトクロームの血管プラークに対する特異性の親和作用を利用して、フィトクロームを血管プラークに集中させる。
第3ステップ
全身に外因性H2O2(例えば過酸化炭素グルタミンの注射液、又はH2O2)を投与し、又は過酸化水素酵素で体内で内在性H2O2の発生を抑制する。
第4ステップ
全身にH2O2を投与した直後に、放射線治療デバイスでRCDT治療計画を実行し、電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームで、血管プラーク内のフィトクロームを活性化するとともに、フィトクロームを触媒とするH2O2の分解反応を開始して1O2を発生して、血管プラークを除去する。
第5ステップ
電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームの照射を停止して、すぐにH2O2の分解反応を終了させ、残留のH2O2は過酸化水素酵素によって無害のH2OとO2とに分解させる。
必要により、合理的な時間で繰り返してRCDTを実施することができる。
治療手順は上記と類似し、体内深部の局部病変の治療、例えば局所難治性炎症、眼科疾病、臓器血管腫、前立腺肥大及び良性血管腫瘍等の治療に用いられる。
PDT治療に適合する様々な皮膚病の治療に用いられる。
第1ステップ
局部又は全身にフィトクローム又はフィトクロームの前駆体薬物(例えば5-ALA)を投与し、フィトクロームの皮膚病変に対する特異性の親和作用を利用して、フィトクロームを皮膚病変に集中させる。
第2ステップ
皮膚病変にH2O2又はH2O2を含む製剤を投与する。
第3ステップ
皮膚病変に特定の活性化剤を投与するとともに、フィトクロームを触媒とするH2O2の分解反応を開始して1O2を発生し、皮膚病を治療する目的を達成する。
第4ステップ
活性化剤の除去剤(例えばマンニトール、エタノール等)で皮膚病変を洗浄し、H2O2の分解反応を終了する。
この方法は、操作が簡単で、光源が必要なく、外用薬として繰り返し利用できる。
介入手段を利用する必要がある。
第1ステップ
全身にフィトクローム又はフィトクロームの前駆体薬物(例えば5-ALA)を投与し、フィトクロームの腫瘍組織に対する特異性の親和作用を利用して、フィトクロームを腫瘍細胞に集中させる。
第2ステップ
腫瘍の血管に選択的に挿管又は直接に腫瘍体に注射する。
第3ステップ
フィトクロームと外因性H2O2を調製する。
第4ステップ
新たに調製したフィトクロームと外因性H2O2とを、それぞれ血管挿管で腫瘍床に注射又は直接ゆっくりと腫瘍床に注射する。
第5ステップ
注射が終了してから、物理又は化学方法でフィトクロームを触媒とするH2O2の分解反応を活性化して1O2を発生させて、腫瘍細胞を殺傷し、腫瘍血管を破壊する。
例えば、耐薬菌の感染、局部難治性炎症、眼科疾病、臓器血管腫、前立腺肥大等に用いられる。
実験方法:
(1)10mlの真空瓶を、Kodak感光フィルムの避光紙で完全に密封する。
(2)異なる濃度のH2O2(DMF:H2O= 1:5)を密封の真空瓶に入れる。
(3) 5uM の9,10-dimethylanthracene(DMA)を添加する。DMAは、1O2の特異性の指示薬(probe)であり、DMAは強い蛍光特性を有し、1O2を結合した後、蛍光を有しないエンドペルオキシド(endorperoxide)を形成するので、1O2の発生量とDMAの含有量が反比例になる。
(4)50MeVのX線で5Gyを真空瓶に照射すると、H2O2の分解反応を開始し、X線の照射を停止して反応を終了させる。
(5)又は0.1mM FeCl3(FeCl3・6H2O)と0.1mM Vit-Cを添加して、H2O2を分解して1O2を発生し、H2O2の分解反応を5分間開始して、20%のエタノールが反応を終了する。
実験結果:
H2O2の濃度が0.15%以下である場合、高いエネルギーのX線でH2Oを電離させる場合、又は化学的方法で・OHを発生させる場合でも、何れもDMAの蛍光度を低下させることができず、逆に、DMAの蛍光度が若干増加する(統計上の差異はない)。これは、H2O2の濃度が低い場合、・OHだけではH2O2の分解反応を開始できず、1O2の遊離基を発生しない(図1を参照)。
反応式:
実験方法:
(1)10mlの真空瓶を、Kodak感光フィルムの避光紙で完全に密封する。
(2)異なる濃度のH2O2(DMF:H2O= 1:5)を密封の真空瓶に入れる。
(3)5uM の9,10dimethylanthracene(DMA)を添加する。DMAは、1O2の特異性の指示薬(probe)であり、DMAは強い蛍光特性を有し、1O2を結合した後、蛍光特性を有しないエンドペルオキシド(endorperoxide)を形成するので、1O2の発生量とDMAの含有量が反比例になる。
(4)15uMのヘマトボルフィリン(Haematoporphyrin derivative)を添加して、25°Cで8時間反応させる。
実験結果:
・OHでH2O2の分解反応を触媒させた結果と類似して、H2O2の濃度が0.15%以下である場合、ヘマトボルフィリン誘導体を用いてH2O2の分解反応を触媒しても1O2は発生しない。濃度が1.5%まで増えると、ヘマトボルフィリンはH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生させることができる。この反応は非常に緩く行い、反応時間が8時間にも及び、高濃度H2O2条件のみで、当該反応を実現できる(図2を参照)。
反応式:
前記5-1と5-2の2つの実験の結果、・OH又はフィトクロームを単独に触媒剤として使用しても、1)体内で長期(8時間)に高濃度H2O2を保有することができない;2)体内で過酸化水素酵素が速やかにH2O2を除去する;3)体内にはアルカリ性の環境が存在しないので、体内の環境でH2O2の分解反応の触媒を実現し難い;ことを示す。
実験方法:
(1)10mlの真空瓶を、Kodak感光フィルムの避光紙で完全に密封する。
(2)異なる濃度のH2O2(DMF:H2O= 1:5)を密封の真空瓶に入れる。
(3)5uM の9,10dimethylanthracene(DMA)を添加する。DMAは、1O2の特異性の指示薬(probe)であり、DMAは強い蛍光特性を有し、1O2を結合した後、蛍光特性を有しないエンドペルオキシド(endorperoxide)を形成するので、1O2の発生量とDMAの含有量が反比例になる。
(4)15uMのヘマトボルフィリン(Haematoporphyrin derivative;HPD)又は15uMのプロトポルフィリン(Protoporphyrin IX;PpIX)を添加する。
(5)10MeVのX線5Gyを真空瓶に約1分間照射し、H2O2の分解反応を開始する。照射を停止して、反応を終了させる。
実験結果:
(1)ヘマトボルフィリンとX線の活性化は迅速にH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生させ、単なるヘマトボルフィリンの触媒反応と比べて、反応時間が480分間から1分間程度に短縮し、反応速度が約500倍向上した(図3を参照)。
(2)ヘマトボルフィリンとX線の活性化が迅速にH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生し、使用したH2O2の濃度は単なるヘマトボルフィリンの触媒反応で使用した濃度(1.5%H2O2)のわずか1/20〜1/50であり、触媒効率が20〜50倍向上した(図3を参照)。
(3)プロトポルフィリンPpIXとX線が迅速にH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生し、単なるヘマトボルフィリンの触媒反応と比べて、反応時間が480分間から1分間程度に短縮され、反応速度が約500倍向上した(図4を参照)。
(4) プロトポルフィリンPpIXとX線が迅速に0.01%H2O2の分解反応を触媒して1O2を発生し、使用したH2O2濃度は単なるヘマトボルフィリンの触媒反応で使用した濃度(1.5%H2O2)のわずか1/150であり、触媒効率が150倍向上した(図4を参照)。
(5) 20%DMSO、15%エタノール、又は5%マンニトールで・OHを除去する場合、ヘマトボルフィリンと・OHで触媒するH2O2の分解反応が迅速に抑制される。高濃度の1.5%H2O2の場合でも、20%DMSO、15%エタノールと5%マンニトールは、それぞれ75.1%、43.0%と17.7%の1O2発生量を抑制できる(図5を参照)。
フィトクロームと・OHが共同にH2O2の分解反応を触媒する反応式、薬物の作用機序を以下に示す。
当該反応は以下の特徴がある:(1)触媒反応速度が速く、単なるヘマトボルフィリンの触媒反応と比べて、反応速度が約500倍向上した。(2)触媒効率が高く、単なるヘマトボルフィリンの触媒反応と比べて、H2O2濃度が非常に低い(0.01%)場合でも1O2を発生でき、触媒効率が150倍向上した。(3)プロトポルフィリンPpIXの触媒効率がマトボルフィリンより高いので、触媒反応はOH-と関係ない。(4)・OHは触媒反応で重要な作用をし、迅速にH2O2の分解反応を開始又は終了でき、・OH除去剤は迅速に触媒反応を抑制できる。
以上の結果は、高効率でH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生するには、フィトクロームと・OHは何れも不可欠な条件であることを示す。・OHの寿命が短い(10-6秒)ので、H2O2の分解反応を迅速に開始し終了できる。
実験方法:
(1)10mlの真空瓶を、Kodak感光フィルムの避光紙で完全に密封する。
(2)1.5%の濃度のH2O2(in DMF:H2O= 1:5)を密封の真空瓶に入れる。
(3)5uM の9,10dimethylanthracene(DMA)を添加する。DMAは、1O2の特異性の指示薬(probe)であり、DMAは強い蛍光特性を有し、1O2を結合した後、蛍光特性を有しないエンドペルオキシド(endorperoxide)を形成するので、1O2の発生量とDMAの含有量が反比例になる。
(4)15uMのヘマトボルフィリン(Haematoporphyrin derivative)を添加する。
(5)0.5mM FeCl3(FeCl3・6H2O)と0.5mM Vit-Cを充分に混合して、H2O2を分解して・OHを発生し、H2O2を分解して1O2を発生させる反応を開始する。
(6)反応を開始して5分間後、・OH除去剤(20%エタノール)を入れて、反応を終了し、DMA蛍光度を測定する。
実験結果:
ヘマトボルフィリン(15uM)と1.5%のH2O2の混合液に、0.5mM FeCl3(FeCl3・6H2O)と0.5mM Vit-Cを充分に混合して、H2O2を分解して・OHを発生させ、H2O2の分解を開始して1O2を発生する。単なるヘマトボルフィリン触媒反応と比べて、反応時間が480分間から5分間に短縮する。化学的方法を利用して・OHを発生させても迅速にH2O2を分解して1O2を発生する反応を開始できることを分かる(図6を参照)。
実験方法:
(1)10mlの真空瓶を、Kodak感光フィルムの避光紙で完全に密封する。
(2)0.075%のH2O2(DMF:H2O= 1:5)を密封の真空瓶に入れる。
(3)5uM の9,10dimethylanthracene(DMA)を添加する。DMAは、1O2の特異性の指示薬(probe)であり、DMAは強い蛍光特性を有し、1O2を結合した後、蛍光特性を有しないエンドペルオキシド(endorperoxide)を形成するので、1O2の発生量とDMAの含有量が反比例になる。
(4)15uMのプロトポルフィリン(Protoporphyrin IX;PpIX)を添加する。
(5)異なる用量のX線を真空瓶に照射する。
実験結果:
低濃度のH2O2条件で、フィトクロームとH2O2の含有量が一定であると、X線でH2O2の分解反応を開始して発生した1O2量と照射線量が比例する。EXCEL相関分析のCORREL関数を利用して、1O2量と照射線量の相関系数r = 0.91302を演算すると、1O2量と照射線量の相関性が非常に顕著であることが示された(図7を参照)。
従来の臨床で、PDTは治療に対して直接的には定量分析をできず、1O2を測定できなかったが、これがPDTの臨床適用を阻害する最大の主な原因の一つである。
以上の結果は、フィトクロームとH2O2の含有量が一定で、X線でH2O2の分解反応を開始して発生した1O2量と照射線量は比例することを示す。RCDTの治療用量(即ち1O2発生量)は、完全に電子ビーム、X線、γ線又はイオンビームの照射量によって分析し測定できることが示された。
実験方法:
(1)10mlの真空瓶を、Kodak感光フィルムの避光紙で完全に密封する。
(2)異なる濃度のH2O2(DMF:H2O= 1:5)を密封の真空瓶に入れる。
(3)5uM の9,10dimethylanthracene(DMA)を添加する。DMAは、1O2の特異性の指示薬(probe)であり、DMAは強い蛍光特性を有し、1O2を結合した後、蛍光特性を有しないendorperoxideを形成するので、1O2の発生量とDMAの含有量が反比例になる。
(4)15uMのヘマトボルフィリン(Haematoporphyrin derivative;HPD)、又は15uMのプロトポルフィリン(Protoporphyrin IX;PpIX)を添加する。
(5)10MeVのX線5Gyを真空瓶に照射し、H2O2の分解反応を開始する。照射を停止して、反応を終了させる。
実験結果:
PDTとCDT又はRCDTの治療原理は完全に異なり、PDTに適用するフィトクロームはCDT又はRCDTに適用されるとはいえない。例えば、本実験では、臨床PDTで通常に使用するヘマトボルフィリンがH2O2の分解反応を触媒して1O2を発生させる効果がPpIXより非常に低い。
同条件で、PpIXの触媒効果はHPDより50倍以上高い。H2O2の濃度が0.01%である場合、PpIXとX線はH2O2の分解反応を触媒するのを活性化し、殆ど40%(基質を除く)のDMAが1O2の遊離基と結合し、H2O2の濃度が0.03%である場合、PpIXとX線がH2O2の分解反応を触媒して、90%以上のDMAを1O2の遊離基と結合させる。しかしながら、H2O2の濃度が1.5%になっても、ヘマトボルフィリンとX線がH2O2の分解反応を触媒すると当該効果が達成されえない(図8を参照)。
以上の結果は、異なる構造のフィトクロームのH2O2の分解反応を触媒する効率の差異が大きく、さらなる研究開発を通じて、より高効率でCDTとRCDTとにより実用的なフィトクロームを獲得できることを示す。
実験方法:
(1)体重3-4kgの雄のニュージーランド実験白ウナギに、1%のコレステロールと豚脂を含有した食物を、両側の眼底の血管と主動脈にアテローム性動脈硬化のプラークが出るまで11週間接種させる。
(2)ケタミンとチオペンタール(ナトリウム)で実験白ウナギを麻酔させる。
(3)全身にCT平面走査とCTA促進し、主動脈プラークの治療ターゲットを確定する。
(4)治療計画システム上で主動脈プラーク治療ターゲットを区画し、適当なRCDT治療計画を制定し、GTV用量を5.0Gyにして一回照射する。その期間に通常飼育を行う。
(5)照射する2時間前に、腹腔に5-ALA(生理食塩水5ml中80mg/kg)を注射し、照射する直前に耳静脈に生理食塩水5ml中に過酸化炭素グルタミン(注射用H2O2含有注射剤、80mg/kg)を緩やかに注射し、過酸化炭素グルタミンを注射した直後に治療計画を実施する。
(6)照射5-7日後、再度CTA審査を行い、血管プラークの消去状況を記録する。ニュージーランドウナギの血管プラークモデルは、常用動物実験モデルである。ニュージーランドウナギを、高脂肪、高コレステロールで3か月間飼育すると、CTA造影とMRにより、胸の主動脈血管にプラークが形成されたことが示された。血管プラークをターゲットとして、位置を決めて放射線治療計画を制定する。腹腔に5-ALA(80mg/kg体重)を注射1.5時間後、静脈に基質を点滴注射し、血管プラークに対して一回に5Gy照射する。ニュージーランドウナギをその後1週間飼育する。治療後第7日に、再びCTA造影とMR検査を行い、その結果、胸の主動脈血管プラークが完全に消えたことが示された(図9を参照)。
Claims (19)
- フィトクロームを触媒とする、体内で過酸化水素を分解して一重項酸素1O2を発生させることにより製造される薬物であって、
前記薬物は、化学療法、放射線によって実施する放射線化学療法又は放射線療法に用いられ、前記薬物の作用機序は
である、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
前記フィトクロームは触媒剤であり、H2O2の分解を触媒して1O2を発生し、直接に反応に参加せず、新たな化合物を形成しない、前記薬物。 - 請求項1又は2記載の薬物であって、
前記フィトクロームは、物理及び/又は化学方法によってH2O2の分解を触媒して1O2を発生するのを開始し、その構造に全てのフィトクローム又は合成フィトクロームの前駆体化合物を含む、前記薬物。 - 請求項1又は2記載の薬物であって、
前記フィトクロームがH2O2を分解して1O2を発生する反応を触媒する過程で、フィトクロームの化学構造は破壊されない、前記薬物。 - 請求項1又は2記載の薬物であって、
特定の物理及び/又は化学条件で、H2O2の分解を触媒して1O2を発生する反応において、フィトクロームを選定して高効率の触媒剤としH2O2を分解して1O2を発生するのみに用いられて、フィトクロームの触媒特性と触媒効率を確定できる、前記薬物。 - 請求項1〜3いずれか1項記載の薬物であって、
特定の物理又は和化学条件で、前記フィトクロームだけと結合して使用でき、前記フィトクロームがH2O2を分解して1O2を発生する反応を触媒させる作動薬とする、前記薬物。 - 請求項1〜3いずれか1項記載の薬物であって、
前記特定の物理及び/又は化学条件は、電子ビーム、X線、γ線、イオンビーム若しくは他の物理方法又はタンパク質結合若しくは他の化学方法である、前記薬物。 - 請求項1、3、5又は6記載の薬物であって、
特定の物理又は化学条件は、前記フィトクロームとのみ結合して用いられ、H2O2を分解して1O2を発生する反応を迅速に開始させて終了させる、前記薬物。 - 請求項1〜8いずれか1項記載の薬物であって、
H2O2又はH2O2を含む製剤は、化学反応の基質としてのみ用いられる、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
化学療法において、フィトクロームで触媒し、化学方法で開始した体内でH2O2を分解し1O2を発生して疾病を治療する方法は、治療において可視光と酸素が必要なく、その原理は光線力学的療法と完全に異なる、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
放射線化学療法において、電子ビーム、X線、γ線、イオンビームを用いる方法で体内でフィトクロームを活性化し、前記のH2O2の反応を開始又は終了させて1O2を発生させて疾病を治療する方法は、治療で可視光と酸素が必要なく、その原理は光線力学的療法と異なり、放射線治療とも異なる、前記薬物。 - 請求項1、10又は11記載の薬物であって、
化学療法と放射線化学療法は臨床治療条件に適合し、H2O2を分解して1O2を発生する反応は病変部位で発生し、H2O2を分解して1O2を発生する反応は迅速高効率で制御でき、かつ、定量的に行われる、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
RCDT及び/又はCDT及び/又はRDTによって、腫瘍を治療する、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
RCDT及び/又はCDT及び/又はRDTによって、腫瘍血管を治療する、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、RCDTによって、血管プラークを治療する、前記薬物。
- 請求項1記載の薬物であって、
RCDTによって局所難治性炎症、眼科疾病、臓器血管腫、前立腺肥大及びその他の良性血管腫瘍を治療する、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
CDTによって、光線力学的療法を利用できる全ての皮膚病を治療する、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
RCDT及び/又はCDT及び/又はRDTによって、他の治療方法では効果的に治療できない疾病を治療する、前記薬物。 - 請求項1記載の薬物であって、
RCDT及び/又はCDT及び/又はRDTによって、光線力学的療法で治療できる他の疾病を治療する、前記薬物。
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