JP4825680B2 - ヒトにおいて細胞増殖を抑制または停止するための細胞の細胞質を酸性化することができるウロカニン酸の使用 - Google Patents
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Description
本研究の目的は、UCAが、適切な細胞外環境において形質転換細胞株内に進入し、その細胞質を酸性化し、続いて該細胞の増殖を阻害するという仮説について調べることであった。
ウロカニン酸
トランス−ウロカニン酸[トランス−UCA、3−(lH−イミダゾール−4−イル)−2−プロペン酸、MW 138.14]は、シグマ(セントルイス、MO、USA)から購入した。シス−UCAは、トランス−UCAからUV光異性化により以下のようにして調製した。トランス−UCA(138mg、1mmol)を水(500ml)中に溶解した。この溶液を、固形水酸化カリウムでpH9にし、次いで、窒素雰囲気下、10℃で4時間、放射線を照射した。光異性化は、Hanau石英水銀高圧灯(500W、270〜350nm)を備えたNormag流下膜式光反応器内で行なった。得られた混合物(HPLCによりトランス/シスが約30/70)を蒸発乾固し、残渣を12.5mM酢酸中に溶解した。この溶液をpH9に調整し、イオン交換カラム(25×2.3cm、200〜400メッシュ、アセテート型、バイオ ラッド、 1−x8)にて、12.5mM(500ml)、25mM(500ml)および100mM(1000ml)酢酸を、逐次、溶離液として用い、クロマトグラフィーに供した。シス−UCAが約1100ml後に出現し、トランス−UCAは、主に、1300mlの溶離液容量後に出現した。画分から溶媒を除去した後、ジエチルエーテルで洗浄し、65℃にて五酸化リン上で真空乾燥し、純粋なトランスおよびシス異性体を得た。シス−UCAの収量は85mg(58%)であり、融点が176〜178℃で、99.5%より高い化学純度(HPLC解析による)を有した。アミノプロピル固定相カラム Lichrosorb NH2、Hibar RT、250×4mm、5μm(メルク、ダルムシュタット、ドイツ)をHPLC解析に用いた。溶離液は、アセトニトリルと2%(v/v)酢酸および0.5%(w/v)酢酸アンモニウム含有水溶液(pH約5)との50%(v/v)混合物とした。異性体は、268nmで検出し、保持時間は、Tr(シス)3.7分およびTr(トランス)5.4分とした。
カンプトセシン(シグマ、MW 348.4)ストック溶液を、試薬(1.4〜2.1mg/ml)を脱イオン水に溶解することにより調製した。溶液を1N NaOHでアルカリ性にし、さらに、沸騰水浴中での加熱により溶解を補助した。ストック溶液の希釈は生理食塩水中で行なった。実験における最終濃度は20〜2000nmol/lとした。
形質転換腫瘍細胞株WM 266−4およびA2058(皮膚黒色腫)、HT−1080(上皮線維肉腫)、HeLa(子宮頚管の上皮腺癌)、HK293(腎臓上皮細胞)およびヒト起源の非形質転換細胞株HSF(健常男性志願ドナー由来の皮膚線維芽細胞)は、既報のものである(Liら2003)。K562(慢性骨髄性白血病)細胞は、アメリカンタイプカルチャーコレクションから購入した。
培養細胞株の増殖活性を平底96ウェルプレートにおいてテトラゾリウム誘導体に基づく改変比色アッセイ(CellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay、プロメガ)により定量した。細胞をカンプトセシンおよび/またはシス−UCAの存在下で20〜92時間培養し、次いで増殖試薬を2時間添加し、490nmにおける吸光度をプレートリーダーにおいて測定した。細胞なしの培地を含むウェルにおけるブランク吸光度値を、比較解析前に差し引いた。
シス−UCA存在下の細胞株における細胞内pHを、pH感受性蛍光色素2’,7’−ビス−(2−カルボキシエチル)−5−(および−6)−カルボキシフルオレセイン(BCECF、アセトキシメチルエステル;モリキュラープローブ、ライデン、オランダ)を用い、フローサイトメトリーにより測定した。2百万個の細胞を、0.35μM BCECFを含有するpH7.4の5ml DMEM培地(インビトロジェン)中で、37℃にて30分間インキュベートし、pH7.4リン酸ナトリウムバッファー(50mM NaH2PO4/Na2HPO4、43mM NaCl)中で1回洗浄し、0.3ml生理食塩水中に再懸濁した。20μlの細胞懸濁液を、フローサイトメトリーチューブ内でピペティングした。シス−UCAを含む、または含まないリン酸ナトリウムバッファー溶液を、シス−UCAの添加後、(0.1N HCl/NaOHで)pH6.5または7.4に調整し、該チューブ内に添加し、最終容量を500μlにした。フローサイトメトリー解析を1時間以内に行なった。
カンプトセシンは、低pHで増強される抗増殖作用を示す
ほとんどの細胞株におけるベースライン増殖は、pH7.4培養物においてpH6.5よりも高かった。カンプトセシン(2μM)は、すべての細胞株培養物において増殖を阻害し、pH6.5においてより効率的な阻害を示した(図1)。
シス−UCAがその非解離分子型において、すなわち、細胞外pH範囲6.1〜7.0において阻害効果を奏するという末梢血好中球での先の観察に基づき、本発明者らは、シス−UCA作用を、黒色腫細胞株A2058およびWM266−4において2つのpHレベルpH6.5およびpH7.4で調べた。10mMシス−UCAは、いずれも自身により細胞増殖を有意に阻害し、また、通常の(pH7.4の)培養細胞をpH6.5培養培地で試験したとき、カンプトセシンによる阻害を増大させた(図2A)。10mMシス−UCA単独による阻害割合は、A2058細胞において83%(p=0.0028)およびWM266−4細胞において36%(p=0.0020)であった。pH6.5での試験培養期間を開始する前にまずpH6.7培養条件に3日間適合させた細胞の増殖は、同じ程度であった(シス−UCAについて、それぞれ、87%、p=0.0056および28%、p=0.090)(図2B)。pH7.4での阻害は2〜3%にすぎなかった(図2C)。同様に、カンプトセシンの効果は、より低いpHにおいて、さらに良好であった(図2)。これらの実験は、シス−UCAが、細胞外pHが<pKaの場合、すなわち該分子のイミダゾリル部分が非解離型である場合、腫瘍細胞に対して抗増殖剤として作用することを示した。
シス−UCAが該細胞株において抗増殖効果を示したため、本発明者らは次にシス−UCAがこれらの細胞において細胞内酸性化をもたらすか否かを調べた。本発明者らは、以前に、シス−UCAは、細胞外pHを7.0未満に調整すると、末梢血好中球のサイトゾル内に高濃度で蓄積され、該サイトゾル内pHを低下させることを示した。選択した形質転換細胞株をpH感受性蛍光色素BCECFで標識し、種々の濃度のシス−UCAを含む、または含まないpH調整されたバッファー溶液中に入れた。フローサイトメトリー解析により、細胞外pHを7.4に維持した場合、シス−UCA濃度を30mMまで上げても、A2058細胞およびHeLa細胞における細胞内pHは、ほぼ一定のままであることが示された。しかしながら、細胞外バッファーをpH6.5に調整すると、細胞内pHは、0.3〜30mMの範囲でシス−UCA濃度依存的に減少した。この減少は、最高シス−UCA濃度で約0.25pHユニットであった(図5)。A2058細胞およびHeLa細胞でのこれらのデータは、シス−UCAが形質転換細胞のサイトゾルを酸性化できることを示す。観察された酸性化は、おそらく、シス−UCAの抗増殖効果の始動事象である。
腫瘍細胞は、形質転換により、細胞分裂の厳しい規制を回避する能力を獲得する。この多段階プロセスにおいて、増殖を抑止する細胞内経路の不活化およびこれを促進する細胞内経路の活性化は重要な事象である。結果として生じる形質転換細胞の異常成長挙動は、なお、医学における主要な課題である。癌細胞は、一般的に、細胞周期進行とアポトーシスの正常な細胞機序にしたがわないため、および充実性腫瘍は異常に酸性な低酸素微環境を生じるため、多くの場合、薬物療法の有効性は損なわれるが、これはまた、腫瘍選択的薬物の設計のための新規な展望をもたらすこともある(Kozinら2001)。充実性腫瘍組織の細胞は、細胞膜をはさんだpH勾配を維持する傾向にあり、サイトゾルpHは中性付近であるが、細胞外微環境は、酸性、通常、pH6.7付近である(Kozinら2001、YamagataおよびTannock 1996)。低い細胞外pHでは、カンプトセシンなどのある種の薬物の細胞内への取込みが増進され(Gabrら1997)、分子構造の可逆的変形のため、効率的な抗増殖活性に酸性細胞内環境が必要とされる(BurkeおよびMi1993)。腫瘍細胞のカンプトセシンに対する化学物質感受性は、細胞内環境を酸性化することができる酸との同時処置によって向上し得ることが示されている(Cosentiniら2001、Gabrら1997)。カンプトセシンは、それ自体が、数時間の時間枠において白血病細胞のサイトゾルを酸性化し、アポトーシスの誘導をもたらす(Goossensら2000)。相補的プロトン担体による細胞内酸性化は、カンプトセシンおよび相当する薬物の効果を増強し得る。同様に、アルキル化剤や白金含有製剤とDNAとの相互作用は、低細胞内pH環境を好む(Jahdeら1989、Atemaら1993)。
ゲル組成物1(% w/w)
シス−ウロカニン酸 0.1〜10
カルボポール 974 1.5
プロピレングリコール 12.5
緩衝剤 0.01〜1
精製水で100まで
シス−ウロカニン酸 0.1〜10
ナトロソール(ヒドロキシエチルセルロース) 1.0
緩衝剤 0.01〜1
精製水で100まで
シス−ウロカニン酸 0.1〜10
プロピレングリコール 50
セトステアリルアルコール 15
ラウリル硫酸ナトリウム 1
緩衝剤 0.01〜1
精製水で100まで
シス−ウロカニン酸 0.1〜10
セトステアリルアルコール 6.75
プロピレングリコール 40
ラウリル硫酸ナトリウム 0.75
ポロキサマー 407 1
鉱物油 5
粘質ワセリン 12.5
緩衝剤 0.01〜1
精製水で100まで
シス−ウロカニン酸 0.1〜10
鉱物油 5
緩衝剤 0.01〜1
ワセリンで100まで
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Claims (7)
- ヒトまたは動物における、
a)癌、または
b)良性前立腺肥大などの皮膚または前立腺の良性過形成;慢性関節リウマチにおける滑膜過形成;炎症性腸疾患;再狭窄;アテローム性動脈硬化;血栓症;強皮症および線維症からなる群より選択される非癌性過剰増殖性障害
を予防または治療するために有用な医薬組成物の製造のための非解離型シス−ウロカニン酸の使用であって、有効量の該シス−ウロカニン酸が該ヒトまたは動物に投与されるシス−ウロカニン酸の使用。 - 前記癌が、脳の癌、肺癌、皮膚癌、膀胱癌、胃癌、膵臓癌、乳癌、頭部の癌、頚部癌、腎臓癌、卵巣癌、前立腺癌、結腸直腸癌、食道癌、婦人科系の癌および甲状腺癌から選択される局所または全身性の癌である請求項1記載の使用。
- シス−ウロカニン酸が、全身または局所に投与される請求項1または2記載の使用。
- シス−ウロカニン酸が、局所に投与される請求項3項に記載の使用。
- シス−ウロカニン酸が、限局的に投与される請求項4項に記載の使用。
- 別の治療上活性な薬剤の促進剤としての請求項1〜5のいずれか1項に記載のシス−ウロカニン酸の使用。
- a)癌、または
b)良性前立腺肥大などの皮膚または前立腺の良性過形成;慢性関節リウマチにおける滑膜過形成;炎症性腸疾患;再狭窄;アテローム性動脈硬化;血栓症;強皮症および線維症からなる群より選択される非癌性過剰増殖性障害
の予防または治療用医薬組成物であって、
治療上活性な薬剤として抗増殖剤または抗癌剤を含み、該薬剤の促進剤としてのシス−ウロカニン酸を、薬学的に許容され得る緩衝剤と組み合わせて含有し、該組成物のpHを5.0〜7.0とした医薬組成物。
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