JP3425111B2

JP3425111B2 - イオン性ポルフィリン化合物

Info

Publication number: JP3425111B2
Application number: JP2000017663A
Authority: JP
Inventors: 卓三相田; 東林江; エッチ・スタパート; 伸宏西山; 一則片岡
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2003-07-07
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001206886A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、光力学療
法に使用されるイオン性ポルフィリン化合物に関するも
のである。さらに詳しくは、この出願の発明は、光照射
により癌細胞等を局所的に死滅させることが可能となる
イオン性ポルフィリン化合物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】現在、癌や腫瘍の治療に一般
的に用いられている多くの薬剤や放射線による治療法
は、目標箇所以外の組織細胞への影響が大きく、痛み、
発熱、嘔吐などの副作用を伴うため、患者に多大な苦痛
を与える。また、これらの治療法に用いられる薬剤や放
射線が周辺細胞を破壊することによる二次腫瘍も大きな
問題となっている。

【０００３】そこで近年、癌や腫瘍の治療を目的とした
薬剤と、それらを標的箇所である癌細胞へ直接運搬する
ドラッグデリバリーシステムが盛んに研究されている。
中でも光力学療法（Photo Dynamic Treatment:ＰＤＴ）
は、紫外線、可視光、赤外光などの光に反応する化合物
を体内に取り入れ、光を照射することによって標的箇所
を治療する方法であるため、光照射を行なわない場合に
は、化合物が効果を発揮せず、標的箇所、つまり癌細胞
のみを選択的に破壊する治療法として注目されている。

【０００４】ＰＤＴでは、高い腫瘍親和性をもち、収率
よく光励起される光反応性化合物が望まれる。このよう
なＰＤＴ用光反応性化合物としては、ポルフィリン化合
物があげられる。すなわち、ポルフィリン化合物は、光
照射により周囲の酸素分子を光励起し、酸化力の強い一
重項炭素（Singlet Oxygen）に変換し、この一重項酸素
が、周辺細胞を酸化し、破壊するのである。

【０００５】そこで、ポルフィリン環を結合させたオリ
ゴマー状の化合物や、ポルフィリンに糖鎖やＤＮＡ、蛋
白質などを結合した化合物が提案され、細胞認識能や腫
瘍親和性を高くすることが研究されている。しかし、多
くのポルフィリン化合物は、光照射を行なわない状態に
おいても毒性が高く、標的箇所以外の細胞をも破壊して
しまうという問題があった。さらに、大量の化合物を体
内に注入することを必要とするため、この点において
も、決して好ましいとは言い難かったのが実状である。

【０００６】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、体内での毒性が低く、周辺細胞を侵さずに癌や
腫瘍細胞といった標的箇所のみを破壊することが可能な
光力学療法用ポルフィリン化合物を提供することを課題
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、この出願の発
明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、一
般式〔１〕；

【０００８】

【化４】

【０００９】（ｑはデンドリマー外面の荷電原子の数を
示し、ｃは，荷電であって負（−）または正（＋）を示
し、ＰＭは、次の一般式〔２〕；

【００１０】

【化５】

【００１１】で表わされ、式中のＭは、２個の水素原子
または金属原子を示し、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、水
素原子もしくは、同一または別異のアリールエーテルデ
ンドロサブユニットを示し、かつＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃および
Ｒ₄のうちの少くとも一つはアリールエーテルデンドロ
サブユニットであり、アリールエーテルデンドロサブユ
ニットは、次の一般式〔３〕；

【００１２】

【化６】

【００１３】で表わされ、式中のＲおよびＲ'は、各
々、同一または別異に、水素原子または炭化水素基を示
し、前記の荷電ｃが負（−）の場合、Ｗは、アニオン基
を示し、荷電ｃが正（＋）の場合、Ｗは、カチオン基を
示し、各々のＷは、次式；Ｃ（Ｚ）Ｚ′Ｒ ⁴ （ＣＲ ⁵ Ｒ ⁶ ） _m （ＺおよびＺ′は、各々、同一または別異に、Ｏ、Ｓ、
およびＮのうちの一種の原子であり、Ｒ ⁴ は、Ｚ′がＮ
原子の場合に水素原子であり、Ｒ ⁵ およびＲ ⁶ は、同一ま
たは別異に水素原子または炭化水素基を示し、ｍは０ま
たは１以上の整数を示す。）で表わされるスペーサー分
子鎖を介して結合していてもよく、ｎは整数を示す。）
で表わされるイオン性ポルフィリン化合物を提供する。

【００１４】また、この出願の発明は、第２には、アニ
オン基が、酸アニオン基である前記の化合物を提供し、
第３には、カチオン基が、次式；Ｎ⁺（ＣＲ¹Ｒ²Ｒ³）₃ （Ｒ¹、Ｒ²、およびＲ³は、各々、同一または別異に、
炭化水素基を示す。）で表わされる化合物を、第４に
は、ｎが２５以下の整数である前記のイオン性ポルフィ
リン化合物を提供する。

【００１５】さらにこの出願の発明は、第５には、以上
のいずれかのイオン性ポルフィリン化合物もしくはこれ
を含有する物質を有効成分とすることを特徴とする光力
学療法剤を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】この出願の発明のイオン性ポルフ
ィリン化合物は、デントリマーの中心；Ｍが金属である
場合、その種類はどのようなものであってもよい。中心
金属の種類によって、励起状態が異なり、酸素の酸化形
態も異なることから、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、
Ｎｉ、Ｍｎなど、様々なものが使用できる。生体中にお
いて安定なポルフィリン化合物を形成しながら、一重項
酸素を生成することが可能な金属であることが好まし
く、とくに光励起状態でのエネルギーが高く、一重項酸
素の生成に有利なＺｎが好ましい。

【００１７】また、この出願の発明のポルフィリン化合
物は、紫外線、可視光、赤外光などどのような波長領域
の光によって励起されるものであってもよいが、好まし
くは光源の価格が手ごろな紫外光、あるいは可視光の波
長領域で光反応性のあるものである。

【００１８】一般式〔２〕におけるＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およ
びＲ₄のうちの少くとも一つは一般式〔３〕で表わされ
るアリールエーテルデンドロサブユニットである。この
アリールエーテルデンドロサブユニットでは、前記のＲ
およびＲ'が炭化水素基の場合は、好ましくはアルキル
基であって、さらには炭素数２５以下のアルキル基が適
当である。また、前記のＷがアニオン基の場合には、た
とえば酸アニオン基が適当であって、より具体的には、
ＣＯＯ^-、ＰＯ₄ ^2-、ＭＰＯ₄ ^-、ＳＯ₄ ^2-、ＨＳＯ₄ ^-、Ｓ
Ｏ₃ ^-等がその例として挙げられる。Ｗがカチオン基の場
合は、アミノ基もしくはアンモニウム基等であってよ
く、たとえば前記のとおりのＮ⁺（ＣＲ¹Ｒ²Ｒ³）₃で表
わされるものの場合、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は、アルキル
基、より具体的には、炭素数２５以下、さらには炭素数
１０以下のものが例示される。

【００１９】Ｗがアニオン基またはカチオン基の場合、
いずれもスペーサー分子鎖を介してベンゼン環に結合し
ていてもよい。このスペーサー分子鎖は、前記のとおり
のＣ（Ｚ）Ｚ′Ｒ⁴（ＣＲ⁵Ｒ⁶）_mとして示されるもので
あるが、Ｒ⁴、Ｒ⁵およびＲ⁶が炭化水素基の場合、その
炭素数は２５以下、さらには１０以下のものが例示され
る。この一般式で表わされるスペーサー分子鎖として
は、たとえば−ＣＯ−Ｏ−（ＣＲ⁵Ｒ⁶）_m−、−ＣＯ−
ＮＲ⁴−（ＣＲ⁵Ｒ⁶）_m−等がある。ｍは０または１〜２
５の整数であることが適当である。

【００２０】たとえば以上のアリールエーテルデンドロ
サブユニットにおいては、一般式〔３〕の係数ｎは特に
限定されるものではないが、あまり大きすぎると立体障
害により合成が困難となるため、一般的には２５以下の
整数であることが好ましい。

【００２１】この出願の発明の光力学治療用ポルフィリ
ン化合物は、デンドリマーであり、リポソームや種々の
ポリマーなどの薬剤運搬システムを活用し、制癌剤とし
て用いることができるものである。また、この出願の発
明の光力学治療用ポルフィリン化合物のイオン性を利用
して、水中で安定な静電結合型ミセルを形成させること
により、癌や腫瘍などの標的箇所との親和性を高め、薬
剤として使用しやすくすることが可能となる。たとえば
これらデンドリマーと水溶性のイオン性ポリマーとによ
る静電結合型高分子ミセルとすることができる。

【００２２】より具体的には、このような高分子ミセル
構造体として、前記のイオン性ポルフィンデンドリマー
と水溶性ポリアミノ酸系のポリマーとのものが示され
る。たとえば、アニオン性ポルフィリンデンドリマー
と、水溶性のポリエチレングリコール−ポリ−リシンブ
ロックポリマーとのミセル構造体や、カチオン性ポルフ
ィリンデンドマーと、水溶性のポリエチレングリコール
−ポリ−アスパルギン酸ブロックポリマーとのミセル構
造体等とすることである。

【００２３】この出願の発明の光力学治療用ポルフィリ
ン化合物の合成方法としては、例えばデンドリマー中心
から外に向かって合成するDivergent 法(D.A.Tomalia,
et.al., Polymer J., 17, 117(1985))やデンドリマー外
から中心に向かって合成するConvergent法(C.Hawker, e
t.al.,J.Chem.Soc.Chem.Commun., 1990, 1010)などの公
知の方法を適用できる。よりこのましくは、反応の繰り
返しにより、デンドリマーを成長させることが可能なDi
vergent 法である。

【００２４】具体的には、この出願の発明のイオン性ポ
ルフィリンデンドリマーでは、イオン性基を含んだベン
ジルブロマイドに、デンドリマーのモノマーである3,5-
ジヒドロキシベンジルアルコールを反応させ、次いでベ
ンジルアルコールの−ＯＨ基をブロモ化し、これに3,5-
ジヒドロキシベンジルアルコールを反応させる操作を繰
り返すことによってデンドリマー部を得ることができ
る。このデンドリマー部とポルフィリン誘導体を反応さ
せ、金属を導入することにより、イオン性ポルフィリン
デンドリマーを合成できる。

【００２５】以下実施例を示し、この発明の実施の形態
についてさらに詳しく説明する、もちろん、この発明は
これらの例に限定されるものではなく、細部については
様々な態様が可能であることは言うまでもない。

【００２６】

【実施例】参考例＜ポルフィリンデンドリマーの合成
＞化学式［４ａ］にしたがってデンドロンモノマーを合成
し、［４ｂ］にしたがってデンドロンを合成した。得ら
れたデンドロンとポルフィリン誘導体をＫ₂ＣＯ₃存在
下で反応させ、そのポルフィリンデンドリマーにＺｎ
（ＯＡｃ）₂を反応させてポルフィリン中心にＺｎを導
入した（化学式［５］）。さらに、ＫＯＨ水溶液により
アニオン性デンドロン末端をＣＯＯ^-としてアニオン性
ポルフィリンデンドリマー（[32(-)(L3)₄PZn] ）を得
た。

【００２７】さらに（ＣＨ₃）₂ＮＣＨ₂ＣＨ₂ＮＨ₂
を反応させ、ＣＨ₃Ｉを加え、イオン交換を経て末端に
ＣＯＮＨ（ＣＨ₂）Ｎ₂（ＣＨ₃）₂を有するカチオン
性ポルフィリンデンドリマー（[32(+)(L3)₄PZn] ）を得
た。

【００２８】

【化７】

【００２９】

【化８】

【００３０】実施例１＜カチオン性ポルフィリンデン
ドリマー[32(+)(L3)₄PZn] の細胞活性＞９６穴脂肪培養プレートを使って、前記一般式〔１〕
〔２〕〔３〕においてＭが亜鉛（Ｚｎ）原子を示し、Ｒ
およびＲ¹が水素原子を、Ｗがスペーサー分子鎖−ＣＯ
−ＮＨ−（ＣＨ₂）₂−を介して結合しているＮ⁺（Ｃ
Ｈ₃）₃を示し、ｎが３を示して、下記式により、ま
た、[32(+)(L3)₄PZn] としても表わされるポルフィリン
化合物のりん酸緩衝液（ＰＢＳ）を５０μｌの溶媒およ
び５０μｌの肺癌腫細胞（Lewis Lung Carcinoma, 5000
0 cells/ml）に加え、試験液を調製した。これに波長３
８０ｎｍ〜７００ｎｍの光を１０分間照射し、３７℃で
２４時間、および４８時間培養した後、ＭＴＴアッセイ
試験法（Mitochondrion Respiration Test）で肺癌腫細
胞の存在率を測定した。

【００３１】

【化９】

【００３２】比較例１比較のために、実施例１と同様の条件で、非照射の[32
(+)(L3)₄PZn] を含む試験液を調製し、試験した。

【００３３】以上の結果を図１に示した。４８時間培養
後に、導入した癌腫細胞の存在率が５０％になる[32(+)
(L3)₄PZn] の量（Effective Dose： ED₅₀）は、照射時
（実施例１）には２×１０^-7 mol/lであったが、非照射
時（比較例１）には、１×１０^-5 mol/lであった。した
がって、光照射により、[32(+)(L3)₄PZn] の破滅効果が
大幅に上昇することが確認された。

【００３４】さらに、照射時の[32(+)(L3)₄PZn] のED₅₀
と同量の[32(+)(L3)₄PZn] を添加し、非照射で試験した
場合には、癌腫細胞の存在率が９０％と高くなった。実施例２＜アニオン性ポルフィリンデンドリマー[32
(-)(L3)₄PZn] の細胞活性＞実施例１と同様の方法で、一般式〔１〕〔２〕〔３〕に
おいてＭが亜鉛（Ｚｎ）を示し、ＲおよびＲ¹が水素原
子を、Ｗがアニオン基（Ｘ＝ＣＯ₂ ^-）を示し、ｎが３
を示して、下記式により、また、[32(-)(L3)₄PZn] とし
ても表わされるポルフィリン化合物とリン酸緩衝液（Ｐ
ＢＳ）を既知量５０μｌの溶媒および５０μｌの肺癌腫
細胞（Lewixn Lung Carcinoma, 50000 cells/ml ）に加
え、試験液を調製した。これに波長３８０ｎｍ〜７００
ｎｍの光を１０分間照射し、３７℃で、２４および４８
時間培養した後、ＭＴＴアッセイ試験法（Mitochondrio
nrespiration test）で細胞の生存率を測定した。

【００３５】

【化１０】

【００３６】比較例２実施例２と同様の条件で、非照射の[32(-)(L3)₄PZn] を
含む試験液を調製し、試験した。

【００３７】比較例３実施例１と同様の条件で、デンドリマーで包まれていな
い次式のプロトポルフィリン化合物（P IX）を含む試験
液を調製し、試験した。

【００３８】

【化１１】

【００３９】図２に以上の結果を示した。４８時間培養
後に、導入した癌腫細胞の存在率が５０％になる[32(-)
(L3)₄PZn] の量（Effective Dose： ED₅₀）は、照射時
（実施例１）には３×１０^-5 mol/lであったが、非照射
時（実施例２）には、６×１０^-5 mol/lであった。した
がって、光照射により、[32(+)(L3)₄PZn] の破滅効果が
２倍に上昇することが確認された。

【００４０】さらに、照射時の[32(-)(L3)₄PZn] のED₅₀
と同量の[32(-)(L3)₄PZn] を添加し、非照射で試験した
場合には、癌腫細胞の存在率が９０％と高くなった。一
方、プロトポルフィリンP IXのED₅₀は、４×１０^-7であ
ったが、非照射時でもほぼ同等の値を示した。したがっ
て、非照射下における[32(+)(L3)₄PZn] や[32(-)(L3)₄P
Zn] の細胞毒性は、P IXと比べて、極めて低いことが分
かった。

【００４１】以上より、この出願の発明のイオン性ポル
フィリン化合物の照射時における癌細胞破壊能が高いこ
とが分かった。一方、非照射時においては、デンドリマ
ー構造を有さないプロトポルフィリンと比較して、細胞
に対する毒性が極めて低く、安全な化合物であることが
明らかとなった。

【００４２】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明によって、癌細胞などの標的細胞のみを破壊すること
のできる、光力学療法用ポルフィリン化合物が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の実施例において、イオン性ポ
ルフィリン化合物を添加した際の光照射時および光非照
射時の癌細胞の生存率を示すグラフである。

【図２】この出願の発明の実施例において、イオン性ポ
ルフィリン化合物を添加した際の光照射時の癌細胞生存
率と、デンドリマー構造を有さないプロトポルフィリン
を添加した際の癌細胞生存率を比較したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西山伸宏東京都文京区千駄木５−16−６コーポ千駄木105 (72)発明者片岡一則千葉県柏市大室1083−４ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07D 487/22 A61K 31/409 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式〔１〕【化１】（ｑはデンドリマー外面の荷電原子の数を示し、ｃは，
荷電であって負（−）または正（＋）を示し、ＰＭは、
次の一般式〔２〕；【化２】で表わされ、式中のＭは、２個の水素原子または金属原
子を示し、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、水素原子もしく
は、同一または別異のアリールエーテルデンドロサブユ
ニットを示し、かつＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄のうちの少
くとも一つはアリールエーテルデンドロサブユニットで
あり、アリールエーテルデンドロサブユニットは、次の
一般式〔３〕；【化３】で表わされ、式中のＲおよびＲ'は、各々、同一または
別異に、水素原子または炭化水素基を示し、前記の荷電
ｃが負（−）の場合、Ｗは、アニオン基を示し、荷電ｃ
が正（＋）の場合、Ｗは、カチオン基を示し、各々のＷ
は、置換基を有していてもよい炭化水素基からなるスペ
ーサー分子鎖を介して結合していてもよく、ｎは整数を
示す。）で表わされるイオン性ポルフィリン化合物。
【請求項２】アニオン基が、酸アニオン基である請求
項１の化合物。
【請求項３】カチオン基が、次式；Ｎ⁺（ＣＲ¹Ｒ²Ｒ³）₃ （Ｒ¹、Ｒ²、およびＲ³は、各々、同一または別異に、
炭化水素基を示す。）で表わされる請求項１の化合物。
【請求項４】スペーサー分子鎖が、次式；Ｃ（Ｚ）Ｚ′Ｒ⁴（ＣＲ⁵Ｒ⁶）_m （ＺおよびＺ′は、各々、同一または別異に、Ｏ、Ｓ、
およびＮのうちの一種の原子であり、Ｒ⁴は、Ｚ′がＮ
原子の場合に水素原子であり、Ｒ⁵およびＲ⁶は、同一ま
たは別異に、水素原子または炭化水素基を示し、ｍは０
または１以上の整数を示す。）で表わされる請求項１な
いし３のいずれかの化合物。
【請求項５】ｎが２５以下の整数である請求項１ない
し４のいずれかの化合物。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかのイオン性
ポルフィリン化合物もしくはこれを含有する物質を有効
成分とすることを特徴とする光力学療法剤。