JP2015143197A

JP2015143197A - 新規な金属サレン錯体化合物

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Publication number: JP2015143197A
Application number: JP2014017416A
Authority: JP
Inventors: 江口　晴樹; Haruki Eguchi; 晴樹江口; 石川　義弘; Yoshihiro Ishikawa; 義弘石川
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-06

Abstract

【課題】ドラックデリバリが可能な自己磁性有機化合物である、新規な金属サレン錯体化合物の提供。
【解決手段】下式で示される金属サレン錯体化合物又はその誘導体。

金属サレン錯体化合物は、ヒト悪性中皮腫細胞(Meso1)とウサギ舌癌細胞(VX2)に対して、濃度依存的に抗腫瘍効果を発揮する。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規な金属サレン錯体化合物に関するものである。

一般に薬剤は生体内に投与されると患部に到達し、その患部において薬理効果を発揮することで治療効果を引き起こすが、薬剤が患部以外の組織（つまり正常組織）に到達しても治療には繋がらない。

したがって、いかにして効率的に患部に薬剤を誘導するかが重要である。薬剤を患部に誘導する技術はドラッグ・デリバリと呼ばれ、近年その研究開発が盛んに行われている分野である。このドラッグ・デリバリには少なくとも二つの利点がある。一つは患部組織において十分に高い薬剤濃度が得られることである。薬理効果は患部における薬剤濃度が一定以上でないと発揮されず、低い濃度では治療効果が期待できない。二つめは薬剤を患部組織のみに誘導して、正常組織での副作用を抑制することである。

このようなドラッグ・デリバリが最も効果を発揮するのが抗がん剤によるがん治療の分野である。抗がん剤は細胞分裂が活発ながん細胞の細胞増殖を抑制するものが大半であるため、正常組織にも影響し、例えば、細胞分裂の活発な組織、例えば、骨髄あるいは毛根、消化管粘膜などの細胞増殖を抑制する。

このため抗がん剤の投与を受けた患者には貧血、抜け毛、嘔吐などの副作用が発生する。これら副作用は患者にとって大きな負担になるため、投薬量を制限しなければならず、抗がん剤の薬理効果を十分に得ることが出来ないという問題がある。

抗がん剤の中で、アルキル系抗がん剤は、核酸蛋白などにアルキル基（-CH₂-CH₂-）を結合させる能力をもつものの総称である。ＤＮＡをアルキル化してＤＮＡの複製を阻害し、がん細胞の細胞死をもたらす。この作用は細胞周期に無関係に働きＧ₀期の細胞にもおよび、増殖が盛んな細胞に対する作用が強く、骨髄、消化管粘膜、生殖細胞、毛根などに障害を与えやすい。

また、代謝拮抗系抗がん剤は、核酸や蛋白合成過程の代謝物と類似の構造をもつ化合物であり、核酸合成を阻害するなどして細胞を障害し、分裂期の細胞に特異的に作用する。

また、抗がん性抗生物質は、微生物によって産生される化学物質であり、ＤＮＡ合成抑制、ＤＮＡ鎖切断などの作用を持つ。

また、微小管阻害薬は、細胞分裂の際に紡錘体を形成したり、細胞内小器官の配置や物質輸送など、細胞の正常機能の維持に重要な役割を果たしている微小管に直接作用することで抗腫瘍効果を示す。微小管阻害剤は細胞分裂が盛んな細胞や神経細胞などに作用を及ぼす。

また、白金製剤は、ＤＮＡ鎖または鎖間結合あるいはＤＮＡ蛋白結合を作ってＤＮＡ合成を阻害する。シスプラチンが代表的薬剤であるが腎障害が強く、多量の補液が必要とされる。

また、ホルモン類似薬系抗がん剤は、ホルモン依存性の腫瘍に対して有効である。男性ホルモン依存性の前立腺がんに対して女性ホルモンを投与したり抗男性ホルモン剤を投与したりする。

また、分子標的薬は、それぞれの悪性腫瘍に特異的な分子生物学的特徴に対応する分子を標的とした治療薬である。

また、トポイソメラーゼ阻害薬は、ＤＮＡに一時的に切れ目を入れてＤＮＡ鎖のからまり数を変える酵素である。トポイソメラーゼＩは、環状ＤＮＡの一方の鎖に切れ目を入れ、もう一方の鎖を通過させた後、切れ目を閉じる酵素であり、トポイソメラーゼ阻害薬ＩＩは環状ＤＮＡの２本鎖両方を一時的に切断し、その間を別の２本鎖ＤＮＡを通過させ、再び切れ目をつなぎ直す酵素である。

さらに、非特異的免疫賦活薬は、免疫系を活性することによってがん細胞の増殖を抑制する。

抗がん剤をがん細胞まで誘導し、がん細胞に集中して薬理効果を発揮させることによって、副作用を抑えつつ効果的にがん治療を行うことができると期待されているドラッグ・デリバリの具体的な手法の一つとして、例えば、担体（キャリア）を用いる形態がある。これは患部に集中しやすい担体を介して薬剤を患部まで運ばせようという技術である。

担体として有力視されているものの一つが磁性体であり、薬剤に磁性体である担体を付着させ、磁場によって患部に薬剤を集積させる方法が提案されている（例えば、特開2001‐10978号公報参照）。

しかしながら、磁性体を担体としてとして使用する形態では、経口投与が困難なこと、担体分子が一般に巨大であること、担体と薬剤分子との間の結合強度、親和性に技術的な問題があることが分かり、そもそも実用化が困難であった。

そこで、本願出願人は、有機化合物の基本骨格に対して、正又は負のスピン電荷密度を付与する側鎖を結合し、分子全体として外部磁場に対して磁気共鳴誘導される範囲の磁性を与え、人体や動物に適用された際に、体外からの磁場によって局所的に磁場が与えられている領域に保持され、元来保有している医薬効果を、磁性体担体の助けを請わずに、前記領域において発揮できる治療薬を提案した（国際公開第2008/001851号公報）。

本願出願人は、磁性担体を必要とすることなく、分子自体に磁性を有する自己磁性有機化合物として、金属サレン錯体化合物を提案した。前記公報には、鉄サレン錯体化合物の抗がん作用に基づいた磁性抗がん剤が記載されている。サレンは、２分子のサリチルアルデヒドと１分子のエチレンジアミンとが脱水縮合したシッフ塩基（イミン）のことである。サレンはさまざまな金属に対し、キレート性の４座配位子としてはたらき、サレンが金属に配位した錯体が金属サレン錯体化合物である。

国際公開第2010/058280号公報には、抗がん剤等の薬剤を金属サレン錯体化合物に結合させた磁性薬が開示されている。加えて、金属サレン錯体化合物はＭＲＩ造影剤としても有効であり、さらに、有機ＥＬ素子の発光材料としても有効である。

特開2001-10978号公報国際公開第2008/001851号公報国際公開第2010/058280号公報

本発明者が鋭意検討したところ、従来の金属サレン錯体化合物の分子構造を改良することによって金属サレン錯体化合物の効果をさらに向上できることを見出した。本発明は、この知見に基づいて新規な金属サレン錯体化合物を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は、（Ｉ）式で示される新規な金属サレン錯体化合物であることを特徴とする。

ＸはＣ_ｎ（ｎ：３以上６以下の整数）からなる飽和又は不飽和鎖状炭化水素によって構成される環状体である。
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、又は、Ｇｄからなる金属元素である。ＮとＭとの間の結合は配位結合である。
ａ〜ｆ、Ｙのそれぞれは、水素又は下記（１）〜（７）のいずれかからなる官能基である。
（１）−ＣＯ_２Ｍｅ
（２）−ＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３

Ｒ_２はアデニン、グアニン、チミン、シトシン、又は、ウラシルからなる核酸が複数結合されてなる基である。
（５）−ＮＨＣＯＨ、−ＮＨ_２、−ＮＨＲ_１、又は、−ＮＲ_１Ｒ_２
Ｒ_１Ｒ_２は同一又は炭素数１から６までの飽和又は不飽和炭化水素基である。
（６）−Ｎ（Ｈ）Ｒ_３、−ＮＨＣＯＲ_３、又は、−Ｒ_３
Ｒ₃は炭素数１から６までの飽和又は不飽和炭化水素基である。
（７）塩素、臭素、弗素などのハロゲン原子である。

前記（Ｉ）式の金属サレン錯体化合物において、前記Ｒ_３は水素又は水酸基等の脱離基が脱離して結合した公知の医薬分子でもよい。医薬分子としては、タキソール（パクリタキセル）等国際公開第2010/058280号公報に記載のものがある。

Ｘを構成する炭化水素は、例えば、Ｃ３：プロパン又はプロピレン、或いは、Ｃ４：ブタン、又は、１（２）−ブテンである。

本発明の第２は、下記（ＩＩ）式からなることを特徴する前記金属サレン錯体化合物である。

Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３は前記Ｙと同一であり、夫々同一であるか又は異なる基である。

本発明の第３は、前記（ＩＩ）式の化合物において、ａ−ｆ，Ｙ_１−Ｙ_３が共に水素である下記（III）式で示される金属サレン錯体化合物である。

本発明の第４は、既述の金属サレン錯体化合物又はその誘導体を含有し、磁場によって磁化される磁性体である。

本発明の第５は、既述の金属サレン錯体化合物又はその誘導体を含有し、体への投与の際、磁場によって患部に誘導され得る磁性薬剤である。

本発明の第６は、既述の金属サレン錯体化合物又はその誘導体が抗がん剤として含有される磁性薬剤である。

既述の金属サレン錯体化合物は、その２分子又はそれ以上が、金属元素（Ｍ）同士において、互いに酸素原子に夫々配位結合することによって形成された多量体の構造を持つこともできる。

本発明によれば、新規な金属サレン錯体化合物を提供することができる。

本発明に係る金属サレン錯体化合物の磁化磁場曲線である。本発明に係る金属サレン錯体化合物を加えた培地でのラットＬ６細胞の細胞数と磁石の位置との関係を示すグラフである。本発明に係る金属サレン錯体化合物について、ヒト悪性中皮腫細胞(Meso1)とウサギ舌癌細胞(VX2)に対するがん細胞殺傷効果を確認するMTT assaysの結果を示すグラフである。

新規な金属サレン錯体化合物の製造
本発明に係る金属サレン錯体化合物の製造を次のように行った。

容量50mlの丸型フラスコに2-hydroxybenzanldehyde (2.44g, 20mmol)と無水エタノール(25ml)をいれてスターラで攪拌した。その後、Propane-1,3-diamine(0.74g, 10.0mmol)と無水エタノール5mlを添加したところ、今まで無色であった溶液の色が黄色に変色した。その後、その混合液を4時間、温度は摂氏70度から80度で還流させた。還流終了後は、摂氏10度まで自然冷却した。得られた固体状の試料を無水エタノールで洗浄し、その後真空で乾燥させた。得られた黄色い固体の試料（2.0g, 7.1mmol）の収率は71％であった。この試料（Compound 1）について核磁気共鳴分析を行った。分析したところ合成配位子の特徴を表すケミカルシフト6.866-8.30を得た。この分析によって、Compound 1の構造が確認された。

Compound2：前記式（ＩＩ）の化合物（ａ〜ｆ，Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３＝Ｈ）

容量25mlの丸型フラスコにCompound 1(2.26g, 8.0 mmol)と無水エタノール(20ml)を混合した後、溶媒中に溶けているガスを30分真空引きして取り除いた。その後摂氏60度で窒素ガスを導入しながらFe(OAc)₂ (1.39g, 8.0 mmol)を加えた。溶媒は、黄色から深い赤色に変化し、２時間攪拌し続けた。その後、窒素雰囲気下で摂氏60度から室温まで自然冷却し、一晩放置した。得られた試料をフィルタでろ過し、窒素雰囲気下でエタノール洗浄して、真空乾燥させたところ、金属サレン錯体化合物である、Compound 2(1.02g, 3.0mmol,収率38%)が得られた。これを元素分析したところ純度は99％であった。Compound 2の質量分析の結果分子量336.20となり計算値と一致した。Compound 2(本件金属サレン錯体化合物)の特性を表１に示す。

本件金属サレン錯体化合物の磁性の確認試験
次に、既述のとおり合成された金属サレン錯体化合物の磁性を確認するための試験を行った。金属サレン錯体化合物の粉末（20mg）を薬包紙の上に載せネオジウム磁石（NEOREC 53B、残留磁束密度：1.45T、最大エネルギー積：4060 kJ/m³））で下から着磁し、磁石を動かしたところ、磁石の動きに追従して金属サレン錯体化合物の粉末が動くことを確認できた。さらに、水を入れた丸型シャーレを介してネオジウム磁石を用いて金属サレン錯体化合物を誘導させたところ、同様に、金属サレン錯体化合物の粉末が動くことを確認できた。これらの結果から、磁場によって金属サレン錯体化合物を所望の位置へ誘導できることが分かった。SQUID磁束計を利用して、摂氏37度で本件金属サレン錯体化合物の磁化特性（磁化磁場曲線）を測定したところ、図１の結果が得られた。これによって、金属サレン錯体化合物が強磁性を有することを確認できた。

金属サレン錯体化合物の抗がん作用の確認試験
次に、金属サレン錯体化合物の抗がん作用について確認した。底面積が50cm²の培養用角型フラスコにラットL6細胞を30%コンフルエントの状態まで培養した。この培地に、金属サレン錯体化合物の粉末を金属サレン錯体化合物が磁石に引き寄せられるのを目視できる程度の量である10mgを培地に均一に散布した。磁石を角型フラスコの底面の中心に角型フラスコに接触するように配置し、この状態でさらに48時間培養を継続した。48時間後角型フラスコ底面全体を撮影し撮影した画像に基づいて生存細胞数を算出した。その結果を図２に示す。図２において、磁石から近位とは、角型フラスコ底面における磁石端面の投影面積内にある領域を意味し、磁石から遠位とは、角型フラスコ底面において磁石の端面外の領域であることを意味する。

図２から分かるように、磁石から近位の領域では金属サレン錯体化合物が磁石に引き寄せられて本件金属サレン錯体化合物の濃度が増加し、さらに、金属サレン錯体化合物のDNA抑制作用によって細胞数が遠位に比較して極端に低いことが分かる。この結果、磁性を持った薬剤と、磁気手段とを備えたシステムによって、目的とする患部や組織に薬剤を集中させながら薬剤の薬理効果を発揮させ得ることを確認できた。

金属サレン錯体化合物は静脈注射、輸液等の方法によって全身に投与される。また、動脈注射によってターゲットとなる臓器に直接投与されてもよい。さらに、軟膏、クリーム、液剤等の剤型によって局所適用されることも可能である。固体に適用された金属サレン錯体化合物の誘導のための磁場強度等の磁気特性は、体外から磁場を供給する場合には永久磁石を体外から当てる、開腹、開胸等患部を露出させた上で金属サレン錯体化合物を誘導する場合には、永久磁石を生体に悪影響を与えないプラスチックコーテングまたは金コーテイングした永久磁石を体内に導入することで可能である。

金属サレン錯体化合物に磁場を適用する手段としては、MRIシステム内で磁場を適用する形態、磁石を患部の近傍に配置する等形態がある。磁場を体に適用するタイミングは、金属サレン錯体化合物の適用前、適用後の何れでもよい。金属サレン錯体化合物は水に不溶であるために、懸濁液又は乳濁液の形態に調製される。

次に、金属サレン錯体化合物について、ヒト悪性中皮腫細胞(Meso1)とウサギ舌癌細胞(VX2)に対するがん細胞殺傷効果を確認するために、MTT assaysを実施した。その結果を、図３に示す。図３の縦軸はがん細胞の生存率を示し、横軸は本件金属サレン錯体化合物の濃度（溶媒は生理食塩水）を表す。本件金属サレン錯体化合物は、ヒト悪性中皮腫細胞(Meso1)とウサギ舌癌細胞(VX2)に対して、濃度依存的に抗腫瘍効果を発揮する。

そして、比較対象化合物として、特許4,446,489号公報記載の下記（ＩＶ）式に示す鉄サレン錯体を用いて、同様な条件でMTT assaysを実施した。

比較の結果、本発明の新規な金属サレン錯体化合物は比較対象化合物に対して４倍の抗がん効果を有することが確認できた。

Claims

下記（Ｉ）式で示される金属サレン錯体化合物。

ＸはＣ_ｎ（ｎ：３以上６以下の整数）からなる飽和又は不飽和鎖状炭化水素によって構成される環状体である。
Ｍは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、又は、Ｇｄからなる金属元素である。ＮとＭとの間の結合は配位結合である。
ａ〜ｆ、Ｙのそれぞれは、水素又は下記（１）〜（７）のいずれかからなる官能基である。
（１）−ＣＯ_２Ｍｅ
（２）−ＣＯ（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_３

Ｒ_２はアデニン、グアニン、チミン、シトシン、又は、ウラシルからなる核酸が複数結合されてなる基である。
（５）−ＮＨＣＯＨ、−ＮＨ_２、−ＮＨＲ_１、又は、−ＮＲ_１Ｒ_２
Ｒ_１Ｒ_２は炭素数１から６までの飽和又は不飽和炭化水素基である。
（６）−Ｎ（Ｈ）Ｒ_３、−ＮＨＣＯＲ_３、又は、−Ｒ_３
Ｒ₃は炭素数１から６までの飽和又は不飽和炭化水素基である。
（７）塩素、臭素、弗素などのハロゲン原子である。
下記（ＩＩ）式で示される請求項１記載の金属サレン錯体化合物。

Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３は前記Ｙと同一であり、夫々同一であるか又は異なる官能基である。
下記（III）式で示される請求項２記載の金属サレン錯体化合物。
請求項１〜３の何れか一項記載の金属サレン錯体化合物又はその誘導体を含有する磁性体。
請求項１〜３の何れか一項記載の金属サレン錯体化合物又はその誘導体を含有し、体へ投与された際、磁場によって患部に誘導され得る磁性薬剤。
前記金属サレン錯体化合物又はその誘導体が抗がん剤として含有される請求項５記載の磁性薬剤。