JPWO2016052081A1 - 癌細胞増殖抑制剤、抗癌剤、及びこれらのスクリーニング方法、並びに新規化合物 - Google Patents

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Abstract

癌細胞増殖抑制剤であって、構造式(1)から(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、前記癌細胞が、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかである癌細胞増殖抑制剤である。

Description

本発明は、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかの増殖を抑制可能な癌細胞増殖抑制剤、前記癌細胞増殖抑制剤を含む抗癌剤、及びこれらのスクリーニング方法、並びに、前記癌細胞増殖抑制剤、及び前記抗癌剤に好適な新規化合物に関する。
上皮成長因子受容体(以下、「EGFR」と称することがある)は、上皮成長因子(以下、「EGF」と称することがある)などのリガンドが結合することにより、細胞膜内のカイネース活性が活性化しシグナル伝達を行う、受容体型チロシンカイネースである。EGFRは、正常組織にも存在するが、癌組織において頻繁に変異、又は増幅が見られ、細胞の癌化を起こすことが知られている。
例えば、極めて悪性な癌である神経膠芽腫(以下、「グリオブラストーマ」と称することがある)では、患者の6割程度の癌組織のゲノムにおいて、EGFR遺伝子の変異、又は増幅が見られる。また、前記6割程度の癌組織のうちの半数では、エクソン2からエクソン7が欠失した上皮成長因子受容体変異体vIII(以下、「EGFRvIII」と称することがある)タンパク質が過剰発現している。EGFRvIIIタンパク質は、リガンド結合部位が欠失しており、リガンド無しで恒常的に活性化している。EGFRvIIIタンパク質は、癌組織でしか発現せず、癌の悪性化に関与していると考えられている。
前記EGFRの変異、又は増幅が関係していると考えられる癌に対する治療薬として、EGFRカイネースの阻害物質である、AG1478、ゲフィチニブ(Gefitinib)、エルロチニブ(Erlotinib)などが期待されている。
しかしながら、抗癌剤としての効果は十分とは言えず、より優れた抗癌剤の開発が強く求められており、また、そのような抗癌剤を得ることができるスクリーニング方法の開発も強く求められている。
なお、下記構造式(1)で表される化合物(以下、「エルトレディン」(Ertredin)と称することがある)は、インビトロで、mDiaが媒介するアクチンアッセンブリーを阻害することが報告されている(例えば、非特許文献1参照)が、カイネースの阻害などの生理活性を示すことは知られていない。
Gauvin TJ1, Fukui J, Peterson JR, Higgs HN、 Isoform−selective chemical inhibition of mDia−mediated actin assembly、 Biochemistry、 48(40)、 9327−9329(2009)
本発明は、上記従来技術に鑑みて行われたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、毒性が弱く、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかに対する優れた増殖抑制活性を有する癌細胞増殖抑制剤、優れた抗腫瘍活性を有する抗癌剤、癌細胞増殖抑制剤、及び抗癌剤の少なくともいずれかを効率良くスクリーニングすることができるスクリーニング方法、並びに、前記癌細胞増殖抑制剤、及び前記抗癌剤に好適な新規化合物を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 癌細胞増殖抑制剤であって、
下記構造式(1)から(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、
前記癌細胞が、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかであることを特徴とする癌細胞増殖抑制剤である。
<2> 前記<1>に記載の癌細胞増殖抑制剤を含むことを特徴とする抗癌剤である。
<3> 癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかのスクリーニング方法であって、
接着の足場を有さない環境下で、被験物質を含む培地で上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞を培養する工程と、
接着の足場を有する環境下で、被験物質を含む培地でNIH3T3細胞を培養する工程と、
前記NIH3T3細胞の増殖を阻害せず、かつ、前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞の増殖を阻害する被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価する評価工程とを含むことを特徴とするスクリーニング方法である。
<4> 癌を予防又は治療するための方法であって、個体に、前記<2>に記載の抗癌剤を投与することを特徴とする方法である。
<5> 下記構造式(8)で表されることを特徴とする化合物である。
<6> 前記<5>に記載の化合物を含むことを特徴とする化合物含有組成物である。
本発明によれば、前記目的を達成することができ、毒性が弱く、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかに対する優れた増殖抑制活性を有する癌細胞増殖抑制剤、優れた抗腫瘍活性を有する抗癌剤、癌細胞増殖抑制剤、及び抗癌剤の少なくともいずれかを効率良くスクリーニングすることができるスクリーニング方法、並びに、前記癌細胞増殖抑制剤、及び前記抗癌剤に好適な新規化合物を提供することができる。
図1は、試験例1における細胞の培養結果を示したグラフである。 図2は、試験例3において、被験物質として構造式(1)で表される化合物を用いた場合の細胞増殖阻害率を示したグラフである。 図3は、試験例3において、被験物質としてAG1478を用いた場合の細胞増殖阻害率を示したグラフである。 図4−1は、試験例4−1の急性毒性試験の結果を示したグラフである。 図4−2は、試験例4−2の急性毒性試験の結果を示したグラフである。 図4−3は、試験例4−3の急性毒性試験の結果を示したグラフである。 図5−1は、試験例5−1における腫瘍体積を測定した結果を示すグラフである。 図5−2は、試験例5−1における腫瘍重量を測定した結果を示すグラフである。 図5−3は、試験例5−1における摘出した腫瘍を撮影した結果を示す図である。 図5−4は、試験例5−1におけるマウスの体重を測定した結果を示すグラフである。 図6−1は、試験例5−2における腫瘍体積を測定した結果を示すグラフである。 図6−2は、試験例5−2における腫瘍重量を測定した結果を示すグラフである。 図6−3は、試験例5−2における摘出した腫瘍を撮影した結果を示す図である。 図6−4は、試験例5−2におけるマウスの体重を測定した結果を示すグラフである。 図7−1は、試験例6−1の急性毒性試験の結果を示したグラフである。 図7−2は、試験例6−2の急性毒性試験の結果を示したグラフである。 図8−1は、試験例7における腫瘍重量を測定した結果を示すグラフである。 図8−2は、試験例7におけるマウスの体重を測定した結果を示すグラフである。
(新規化合物)
本発明の化合物は、下記構造式(8)で表される化合物(3−(2−Amino−5−iodophenyl)−2(1H)−quinoxalinone)であり、本発明者らが見出した新規化合物である。
<物理化学的性質>
前記構造式(8)で表される化合物について、H NMR、13C−NMR、COSY、HMQC、HMBC、及びHRMSを測定すると、以下のような結果となる。
H NMR(600MHz, DMSO−d):δ6.64(2H, br. s, NH), 6.65, (1H, d, J=4.0 Hz, H−3’), 7.28(1H, dt, J=4.0, 4.0 and 0.5 Hz, H−6), 7.30(1H, dd, J=4.0 and 0.5 Hz, H−8), 7.38(1H, dd, J=4.0 and 1.0 Hz, H−4’), 7.49(1H, dt, J=4.0, 4.0 and 0.5 Hz, H−7), 7.79(1H, dd, J=4.0 and 0.5 Hz, H−5), 8.41(1H, d, J=1.5 Hz, H−6’) and 12.50(1H, bs, NH).
13C NMR(150.9 MHz, DMSO−d):δ74.75 (C−5’), 115.41 (C−8), 118.68 (C−3’), 120.04 (C−1’), 123.03 (C−6), 128.09 (C−5), 129.79 (C−7), 131.30 (C−4a and −8a), 138.37 (C−4’), 138.99 (C−6’), 148.40 (C−2’), 154.16 (C−3) and 155.06 (C−2).
HRMS m/z Found 363.9944 (M+H), Calcd. 363.9941.
化合物が、前記構造式(8)で表される構造を有するか否かは、適宜選択した各種の分析方法により確認することができ、例えば、質量分析法、紫外分光法、赤外分光法、プロトン核磁気共鳴分光法、炭素13核磁気共鳴分光法等の分析方法などが挙げられる。なお、前記各分析方法による測定値には、多少の誤差が生じることがあるが、当業者であれば、化合物が前記構造式(8)で表される構造を有することは容易に同定することが可能である。
前記化合物は、前記構造式(8)で表される化合物の塩であってもよい。
前記塩としては、薬理学的に許容され得る塩であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酢酸塩、クエン酸塩等の有機塩、塩酸塩、炭酸塩などが挙げられる。
前記構造式(8)で表される化合物は、その互変異性体であってもよい。
前記構造式(8)で表される化合物の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学合成により製造する方法などが挙げられる。
前記構造式(8)で表される化合物は、例えば、「Synthetic Communications 2011, 41, 1650.」を参考にして化学合成することができる。
具体的には、5−ヨードイサチン 81.9mg(0.30mmol)と1,2−フェニレンジアミン 32.4mg(0.30mmol)に酢酸 1.5mLを加え、室温で2日間攪拌する。反応後、トルエンによる共沸を行い、得られたオレンジ色の固体を分取薄層クロマトグラフィー[ヘキサン:酢酸エチル=1:1(体積比)]により精製し、オレンジ色の固体として構造式(8)で表される化合物を得ることができる。
前記構造式(8)で表される化合物は、優れた癌細胞増殖抑制活性、及び優れた抗腫瘍活性を有し、毒性が弱いため、例えば、後述する本発明の化合物含有組成物、癌細胞増殖抑制剤、抗腫瘍剤などとして好適に利用可能である。
(化合物含有組成物)
本発明の化合物含有組成物は、前記構造式(8)で表される化合物を少なくとも含み、必要に応じて、更にその他の成分を含む。
前記化合物含有組成物における前記構造式(8)で表される化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記化合物含有組成物は、前記構造式(8)で表される化合物そのものであってもよい。
<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、薬理学的に許容され得る担体、前記構造式(1)から(7)で表される化合物の少なくともいずれかなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記薬理学的に許容され得る担体としては、例えば、添加剤、補助剤、水などが挙げられる。
前記添加剤又は前記補助剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、殺菌剤、保存剤、粘結剤、増粘剤、固着剤、結合剤、着色剤、安定化剤、pH調整剤、緩衝剤、等張化剤、溶剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、結晶析出防止剤、消泡剤、物性向上剤、防腐剤などが挙げられる。
前記殺菌剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化セチルピリジニウム等のカチオン性界面活性剤などが挙げられる。
前記保存剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パラオキシ安息香酸エステル類、クロロブタノール、クレゾールなどが挙げられる。
前記粘結剤、増粘剤、固着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、デンプン、デキストリン、セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルデンプン、プルラン、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、グアーガム、ローカストビーンガム、アラビアゴム、キサンタンガム、ゼラチン、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、エチレン・プロピレンブロックポリマー、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。
前記結合剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、エタノール、プロパノール、単シロップ、ブドウ糖液、デンプン液、ゼラチン液、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルスターチ、メチルセルロース、エチルセルロース、シェラック、リン酸カルシウム、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化チタン、酸化鉄などが挙げられる。
前記安定化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トラガント、アラビアゴム、ゼラチン、ピロ亜硫酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、チオグリコール酸、チオ乳酸などが挙げられる。
前記pH調整剤又は前記緩衝剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウムなどが挙げられる。
前記等張化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩化ナトリウム、ブドウ糖などが挙げられる。
前記化合物含有組成物における前記その他の成分の含有量としては、特に制限はなく、前記構造式(8)で表される化合物の効果を損なわない範囲内で、目的に応じて適宜選択することができる。
<用途>
前記化合物含有組成物は、前記構造式(8)で表される化合物を含むため、優れた癌細胞増殖抑制活性、及び優れた抗腫瘍活性を有し、毒性が弱いため、例えば、後述する本発明の、癌細胞増殖抑制剤、抗腫瘍剤などとして好適に利用可能である。
前記化合物含有組成物は、単独で使用されてもよいし、他の成分を有効成分とする医薬組成物と併せて使用されてもよい。また、前記化合物含有組成物は、他の成分を有効成分とする医薬組成物中に、配合された状態で使用されてもよい。
(癌細胞増殖抑制剤)
本発明の癌細胞増殖抑制剤は、少なくとも、下記構造式(1)から(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、必要に応じて更にその他の成分を含む。
本発明の癌細胞増殖抑制剤は、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかの癌細胞の増殖を抑制する。
本発明において、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現しているとは、正常細胞における上皮成長因子受容体の発現量よりも多く発現していることをいう。前記過剰発現の態様としては、遺伝子が過剰発現している態様であってもよいし、タンパク質が過剰発現している態様であってもよいし、両者が過剰発現している態様であってもよい。
前記野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞の具体例としては、神経膠芽腫細胞、頭頸部癌、乳癌、腎癌、子宮頸癌、子宮癌、食道がん、すい臓がん、非小細胞肺がん、前立腺癌、大腸癌、卵巣癌、膀胱癌、胃癌、甲状腺癌などが挙げられる。
前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の具体例としては、神経膠芽腫細胞、非小細胞肺癌細胞、乳癌細胞、甲状腺癌細胞などが挙げられる。
前記癌細胞増殖抑制剤は、神経膠芽腫細胞の増殖を好適に抑制することができる。
<構造式(1)から(8)で表される化合物>
前記構造式(1)から(8)で表される化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記構造式(1)から(8)で表される化合物の中でも、前記構造式(1)で表される化合物、構造式(6)で表される化合物、及び構造式(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種が、癌細胞の増殖抑制活性に優れる点で、好ましい。
前記構造式(1)から(8)で表される化合物は、塩の態様であってもよい。
前記塩としては、薬理学的に許容され得る塩であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酢酸塩、クエン酸塩等の有機塩、塩酸塩、炭酸塩などが挙げられる。
前記構造式(1)から(7)で表される化合物は、公知の化合物である。
前記構造式(1)から(7)で表される化合物は、市販品を使用してもよいし、化学合成したものを使用してもよい。
前記化学合成の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、「Synthetic Communications 2011, 41, 1650.」に従って合成することができる。
前記構造式(8)で表される化合物は、上記新規化合物の項目に記載の化学合成などにより製造することができる。
前記癌細胞増殖抑制剤における前記構造式(1)から(8)で表される化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、前記癌細胞増殖抑制剤は、前記構造式(1)から(8)で表される化合物の少なくとも1種からなるものであってもよい。
<その他の成分>
前記癌細胞増殖抑制剤中のその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、薬理学的に許容され得る担体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記薬理学的に許容され得る担体としては、上記化合物含有組成物のその他の成分の項目に記載したものと同様のものが挙げられる。
前記癌細胞増殖抑制剤中のその他の成分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<用途>
前記癌細胞増殖抑制剤は、後述する抗癌剤の有効成分として好適に用いることができる。
なお、前記癌細胞増殖抑制剤は、単独で使用されてもよいし、他の成分を有効成分とする医薬と併せて使用されてもよい。また、前記癌細胞増殖抑制剤は、他の成分を有効成分とする医薬中に、配合された状態で使用されてもよい。
前記癌細胞増殖抑制剤は、癌細胞の増殖を抑制することができるので、本発明は、癌細胞の増殖抑制方法にも関する。
<剤形>
前記癌細胞増殖抑制剤の剤形としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、固形剤、半固形剤、液剤などが挙げられる。これらの剤形の前記癌細胞増殖抑制剤は、常法に従い製造することができる。
−固形剤−
前記固形剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、内用剤として用いられる場合、例えば、錠剤、チュアブル錠、発泡錠、口腔内崩壊錠、トローチ剤、ドロップ剤、硬カプセル剤、軟カプセル剤、顆粒剤、散剤、丸剤、ドライシロップ剤、浸剤などが挙げられる。
前記固形剤が、外用剤として用いられる場合、例えば、坐剤、パップ剤、プラスター剤などが挙げられる。
−半固形剤−
前記半固形剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、内用剤として用いられる場合、例えば、舐剤、チューインガム剤、ホイップ剤、ゼリー剤などが挙げられる。
前記半固形剤が、外用剤として用いられる場合、例えば、軟膏剤、クリーム剤、ムース剤、インヘラー剤、ナザールジェル剤などが挙げられる。
−液剤−
前記液剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、内用剤として用いられる場合、例えば、シロップ剤、ドリンク剤、懸濁剤、酒精剤などが挙げられる。
前記液剤が、外用剤として用いられる場合、例えば、液剤、点眼剤、エアゾール剤、噴霧剤などが挙げられる。
<投与>
前記癌細胞増殖抑制剤の投与方法、投与量、投与時期、及び投与対象としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記投与方法としては、例えば、局所投与法、経腸投与法、髄腔内投与法、静脈内投与法、腹腔内投与法などの非経口投与法や経口投与法などが挙げられる。
前記投与量としては、特に制限はなく、投与対象個体の年齢、体重、体質、症状、他の成分を有効成分とする医薬や薬剤の投与の有無など、様々な要因を考慮して適宜選択することができる。
前記投与対象としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒト、サル、ブタ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、イヌ、ネコ、マウス、ラット、トリなどが挙げられるが、これらの中でもヒトに好適に用いることができる。
(抗癌剤)
本発明の抗癌剤は、少なくとも前記癌細胞増殖抑制剤を含み、必要に応じて更にその他の成分を含む。
<癌細胞増殖抑制剤>
前記癌細胞増殖抑制剤は、上述した本発明の癌細胞増殖抑制剤である。
前記癌細胞増殖抑制剤は、構造式(1)で表される化合物、構造式(6)で表される化合物、及び構造式(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含むことが、腫瘍増殖抑制活性に優れる点で、好ましい。
前記抗癌剤における前記癌細胞増殖抑制剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、前記抗癌剤は、前記癌細胞増殖抑制剤からなるものであってもよい。
<その他の成分>
前記抗癌剤中のその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、薬理学的に許容され得る担体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記薬理学的に許容され得る担体としては、上記化合物含有組成物のその他の成分の項目に記載したものと同様のものが挙げられる。
前記抗癌剤中のその他の成分の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<用途>
前記抗癌剤は、前記構造式(1)から(8)で表される化合物の少なくとも1種を含むため、優れた抗癌作用を有し、また、安全性が高いため、例えば、前記野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌や、前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌の予防剤又は治療剤として好適に利用可能である。これらの中でも、神経膠芽腫に特に好適に利用可能である。
なお、前記抗癌剤は、単独で使用されてもよいし、他の成分を有効成分とする医薬と併せて使用されてもよい。また、前記抗癌剤は、他の成分を有効成分とする医薬中に、配合された状態で使用されてもよい。
本発明の抗癌剤は、後述する試験例で示すように、正常細胞の増殖は抑制せず、癌細胞の増殖を特異的に抑制することができる。
前記抗癌剤は、前記構造式(1)から(8)で表される化合物の少なくとも1種を含むので、個体に投与することにより、個体における癌の発生を予防、又は癌を患う個体を治療することができる。したがって、本発明は、個体に、前記抗癌剤を投与することを特徴とする、癌の予防又は治療方法にも関する。
<剤形>
前記抗癌剤の剤形としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記癌細胞増殖抑制剤の剤形の項目に記載したものと同様のものが挙げられる。
<投与>
前記抗癌剤の投与方法、投与量、投与時期、及び投与対象としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記癌細胞増殖抑制剤の投与の項目に記載したものと同様とすることができる。
(スクリーニング方法)
本発明のスクリーニング方法は、癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかをスクリーニングする方法である。
前記スクリーニング方法は、3D細胞培養工程と、2D細胞培養工程と、評価工程とを少なくとも含み、必要に応じて更にその他の工程を含む。
本発明のスクリーニング方法によれば、正常細胞の増殖は抑制せず、癌細胞の増殖を特異的に抑制する癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかをスクリーニングすることができる。
<3D細胞培養工程>
前記3D細胞培養工程は、接着の足場を有さない環境下で、被験物質を含む培地で上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞(以下、「NIH3T3/EGFRvIII細胞」と称することがある)を培養する工程である。
前記3D細胞培養工程では、正常細胞は増殖することができないが、癌細胞は増殖することができる(以下、「足場非依存性増殖能を有する」と称することがある)。そのため、前記3D細胞培養工程では、被験物質の癌細胞に対する増殖抑制活性の有無を調べることができる。
−接着の足場を有さない環境−
前記接着の足場を有さない環境としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細胞と接する表面を超低接着表面処理した培養容器を用いる方法、軟寒天培地を用いる方法などが挙げられる。
前記細胞と接する表面を超低接着表面処理した培養容器の具体例としては、超低接着表面96ウェルプレート(型番 3474、コーニング社製)、超低接着表面100mmディッシュ(型番 3262、コーニング社製)などが挙げられる。
−その他の培養条件−
その他の培養条件としては、特に制限はなく、公知の培養条件を適宜選択することができ、例えば、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養するなどが挙げられる。
前記3D細胞培養工程の培養期間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1日間〜10日間が好ましく、2日間〜4日間がより好ましい。
−被験物質−
前記被験物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化合物、該化合物の誘導体、植物抽出物、タンパク質などが挙げられる。
前記被験物質の培地への添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.00001μM〜100μMなどが挙げられる。
−培地−
前記培地としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、5%FBSを添加したダルベッコ変法イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium)などが挙げられる。
−NIH3T3/EGFRvIII細胞−
前記NIH3T3/EGFRvIII細胞は、エクソン2からエクソン7が欠失した上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現する細胞であり、例えば、「Jpn.J.Cancer Res、 81、 773−779、1990」に従って調製することができる。
播種する細胞の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、96ウェルプレートを用いる場合には、1ウェルあたり5,000個〜25,000個とするなどが挙げられる。
前記3D細胞培養工程と、後述する2D細胞培養工程の順序としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記3D細胞培養工程を先に行ってもよいし、前記2D細胞培養工程を先に行ってもよいし、両者を同時に行ってもよい。
<2D細胞培養工程>
前記2D細胞培養工程は、接着の足場を有する環境下で、被験物質を含む培地でNIH3T3細胞を培養する工程である。
前記2D細胞培養工程では、正常細胞が増殖することができる。そのため、前記2D細胞培養工程では、被験物質の正常細胞に対する増殖抑制活性の有無を調べることができる。
−接着の足場を有する環境−
前記接着の足場を有する環境としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細胞と接する表面を接着化処理した培養容器を用いる方法などが挙げられる。
前記細胞と接する表面を接着化処理した培養容器の具体例としては、細胞培養表面処理済み96ウェルプレート(型番 3585、コーニング社製)などが挙げられる。
−その他の培養条件−
その他の培養条件としては、特に制限はなく、公知の培養条件を適宜選択することができ、例えば、例えば、上記3D細胞培養工程のその他の培養条件の項目に記載したものと同様とすることができる。
−被験物質−
前記被験物質、及び該被験物質の培地への添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記3D細胞培養工程の被験物質の項目に記載したものと同様とすることができる。
−培地−
前記培地としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記3D細胞培養工程の培地の項目に記載したものと同様とすることができる。
−NIH3T3細胞−
前記NIH3T3細胞は、マウスの胎児皮膚から分離された培養細胞であり、正常細胞の性質と、癌細胞のように無限に分裂する性質とを有する細胞である。
前記NIH3T3細胞は、例えば、ATCC(American Type Culture Collection)より入手することができる。
播種する細胞の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、96ウェルプレートを用いる場合には、1ウェルあたり1,000個〜3,000個とするなどが挙げられる。
<評価工程>
前記評価工程は、前記2D細胞培養工程におけるNIH3T3細胞の増殖を阻害せず、かつ、前記3D細胞培養工程における上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞の増殖を阻害する被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価する工程である。
前記各細胞培養工程において、細胞の増殖を阻害したか否かを判断する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、前記各細胞培養工程後の生細胞数を測定し、細胞増殖阻害率を算出し、IC50の値から判断することができる。具体的には、例えば、前記IC50が10μM未満の場合に、前記被験物質により、細胞の増殖が阻害されたと判断することができ、また、前記IC50が10μMを超える場合には、前記被験物質により、細胞の増殖が阻害されなかったと判断することができる。
前記生細胞数の測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択することができ、例えば、生細胞のATP量を定量化するCellTiter−Glo(商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega社製)、CellTiter 96(登録商標) Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay(Promega社製)などが挙げられる。
前記評価工程では、前記3D細胞培養工程におけるIC50が1μM未満であり、前記2D細胞培養工程におけるIC50が10μM超の被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価することが好ましく、前記3D細胞培養工程におけるIC50が0.5μM未満であり、前記2D細胞培養工程におけるIC50が10μM超の被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価することがより好ましく、前記3D細胞培養工程におけるIC50が0.1μM未満であり、前記2D細胞培養工程におけるIC50が10μM超の被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価することが更に好ましく、前記3D細胞培養工程におけるIC50が0.05μM未満であり、前記2D細胞培養工程におけるIC50が10μM超の被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価することが特に好ましい。
<その他の工程>
前記その他の工程としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記3D細胞培養工程に用いる上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞を調製する工程、前記2D細胞培養工程に用いるNIH3T3細胞を調製する工程などが挙げられる。
前記各細胞を調製する方法としては、特に制限はなく、公知の培養方法を適宜選択することができる。
本発明のスクリーニング方法によれば、後述する試験例に示すように、上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞のみならず、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞に対する増殖抑制活性を有する被験物質をスクリーニングすることができる。
前記野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞をスクリーニングに用いる場合には、上皮成長因子受容体のリガンドである上皮成長因子を培地に添加しなければならないが、本発明のスクリーニング方法によれば、前記リガンドの添加が不要であり、効率的に癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有する被験物質をスクリーニングすることができる。
以下に試験例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの試験例に何ら限定されるものではない。
(試験例1:スクリーニング系の検討)
接着の足場を有さない環境下における以下の各細胞の増殖を調べた。
<細胞>
(1)上皮成長因子受容体変異体vIII遺伝子を発現するNIH3T3細胞
前記NIH3T3/EGFRvIII細胞は、「Jpn.J.Cancer Res、 81、 773−779、1990」に従って調製した。
(2)野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現する細胞(以下、「NIH3T3/EGFRWT細胞」と称することがある。)
前記NIH3T3/EGFRWT細胞は、「Jpn.J.Cancer Res、 81、 773−779、1990」に従って調製した。
(3)マウスNIH3T3細胞(ATCCより入手。以下、「NIH3T3細胞」と称することがある。)
<培養>
前記各細胞の培養は、以下のようにして行った。
超低接着表面96ウェルプレート(型番 3474、コーニング社製)に、前記細胞を10,000細胞/ウェルで播き、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。前記培養では、5%FBSを添加したダルベッコ変法イーグル培地を用いた。
なお、前記NIH3T3/EGFRWT細胞の培養では、上皮成長因子を50ng/mL含有する培地を用いた培養と、前記上皮成長因子を含有しない培地を用いた培養とを行った。
培養開始から、3日間後、4日間後、5日間後、6日間後、7日間後の生細胞数は、生細胞のATP量を定量化するCellTiter−Glo(商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega社製)を用いて測定した。結果を図1に示す。
図1中、「○」は、前記NIH3T3/EGFRvIII細胞の培養結果を示し、「●」は、EGF含有培地で培養した前記NIH3T3/EGFRWT細胞の培養結果を示し、「△」は、EGF不含有培地で培養した前記NIH3T3/EGFRWT細胞の培養結果を示し、「□」は、前記NIH3T3細胞の培養結果を示す。
図1では、96ウェルプレートへの播種時の細胞数を100%として、各測定時における細胞数比率割合を示した。
図1の結果から、前記NIH3T3細胞、及びEGF不含有培地で培養した前記NIH3T3/EGFRWT細胞は、細胞数が減少したが、前記NIH3T3/EGFRvIII細胞、及びEGF含有培地で培養した前記NIH3T3/EGFRWT細胞は、生育し増殖することが確認された。
(試験例2:スクリーニング)
被験物質として以下の各化合物を用い、スクリーニングを行った。なお、AG1478、ゲフィチニブ(Gefitinib)、及びエルロチニブ(Erlotinib)は、EGFRキナーゼの阻害物質として知られている。
<化合物>
・ 構造式(1)で表される化合物(3−(2−amino−5−bromophenyl)−2(1H)−quinoxalinone、岩井化学薬品株式会社製、又は、「Synthetic Communications 2011, 41, 1650.」に従って合成した。)
・ 構造式(2)で表される化合物(3−(2−amino−5−bromophenyl)−7−methylhydroquinoxalin−2−one、Enamine社製)
・ 構造式(3)で表される化合物(N−[4−bromo−2−(3−oxo(4−hydroquinoxalin−2−yl))phenyl]acetamide、Life Chemicals社製)
・ 構造式(4)で表される化合物(3−(2−amino−5−methylphenyl)hydroquinoxalin−2−one、Pharmeks社製)
・ 構造式(5)で表される化合物(4−{N−[4−bromo−2−(3−oxo(4−hydroquinoxalin−2−yl))phenyl]carbamoyl}butanoic acid、Life Chemicals社製)
・ 構造式(6)で表される化合物(3−(2−amino−5−chlorophenyl)hydroquinoxalin−2−one、U.O.S.社製)
・ 構造式(7)で表される化合物(3−(2−Amino−5−fluorophenyl)−2(1H)−quinoxalinone、「Synthetic Communications 2011, 41, 1650.」に従って合成した。)
・ 構造式(8)で表される化合物(3−(2−Amino−5−iodophenyl)−2(1H)−quinoxalinone)
前記構造式(8)で表される化合物は、「Synthetic Communications 2011, 41, 1650.」を参考に、以下のようにして合成した。
5−ヨードイサチン(Aldrich社製) 81.9mg(0.30mmol)と1,2−フェニレンジアミン(東京化成工業社製) 32.4mg(0.30mmol)に酢酸 1.5mLを加え、室温で2日間攪拌した。反応後、トルエンによる共沸を行い、得られたオレンジ色の固体を分取薄層クロマトグラフィー[ヘキサン:酢酸エチル=1:1(体積比)]により精製し、オレンジ色の固体として構造式(8)で表される化合物(18.4mg、収率 16.9%)を得た。
得られた化合物について、H NMR、13C−NMR、COSY、HMQC、HMBC、及びHRMS測定を行った結果、以下のような結果となり、前記化合物が構造式(8)で表される構造を有していることが確認された。
H NMR(600MHz, DMSO−d):δ6.64(2H, br. s, NH), 6.65, (1H, d, J=4.0 Hz, H−3’), 7.28(1H, dt, J=4.0, 4.0 and 0.5 Hz, H−6), 7.30(1H, dd, J=4.0 and 0.5 Hz, H−8), 7.38(1H, dd, J=4.0 and 1.0 Hz, H−4’), 7.49(1H, dt, J=4.0, 4.0 and 0.5 Hz, H−7), 7.79(1H, dd, J=4.0 and 0.5 Hz, H−5), 8.41(1H, d, J=1.5 Hz, H−6’) and 12.50(1H, bs, NH).
13C NMR(150.9 MHz, DMSO−d):δ74.75 (C−5’), 115.41 (C−8), 118.68 (C−3’), 120.04 (C−1’), 123.03 (C−6), 128.09 (C−5), 129.79 (C−7), 131.30 (C−4a and −8a), 138.37 (C−4’), 138.99 (C−6’), 148.40 (C−2’), 154.16 (C−3) and 155.06 (C−2).
HRMS m/z Found 363.9944 (M+H), Calcd. 363.9941.
・ 構造式(9)で表される化合物(3−(2−aminophenyl)−2(1H)−quinoxalinone、ChemBridgeScreeningLibraries製)
・ 構造式(10)で表される化合物(3−[5−bromo−2−(methylamino)phenyl]−2(1H)−quinoxalinone、ChemBridgeScreeningLibraries製)
・ 構造式(11)で表される化合物(3−[2−(ethylamino)phenyl]−2(1H)−quinoxalinone、ChemBridgeScreeningLibraries製)
・ 構造式(12)で表される化合物(3−{2−[(4−fluorobenzyl)amino]phenyl}−2(1H)−quinoxalinone、ChemBridgeScreeningLibraries製)
・ 構造式(13)で表される化合物(3−(2−aminophenyl)−1−methyl−2(1H)−quinoxalinone、ChemBridgeScreeningLibraries製)
・ 構造式(14)で表される化合物(ethyl 2−[3−(2−amino−5−bromophenyl)−2−oxohydroquinoxalinyl]acetate、Pharmeks社製)
・ 構造式(15)で表される化合物(N−[4−bromo−2−(3−oxo(4−hydroquinoxalin−2−yl))phenyl]benzamide、Life Chemicals社製)
・ AG1478(ワコー社製)
・ ゲフィチニブ(アストラゼネカ社製)
・ エルロチニブ(ChemieTek社製)
<3D細胞培養工程>
2×10個/100μLの前記NIH3T3/EGFRvIII細胞を、超低接着面96ウェルプレート(型番 3474、コーニング社製)に、1ウェルあたり100μL播種し、所定の濃度の被験物質を添加し、3日間、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。
なお、陰性コントロールとして、2×10個/100μLの前記NIH3T3細胞を同一プレートに、1ウェルあたり100μL播種し、被験物質を添加せずに、3日間、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。
なお、前記培養の培地は、5%FBSを添加したダルベッコ変法イーグル培地を用いた。
−細胞増殖阻害率の測定−
3日間培養後、生細胞のATP量を定量化するCellTiter−Glo(商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega社製)を用いて、生細胞数を測定し、以下の(式1)から、3D細胞培養工程における細胞増殖阻害率を算出した。表1にIC50の値を示す。
細胞増殖阻害率(%)=[1−{(A−B)/(C−B)}]×100 ・・・(式1)
(式1)中、Aは、被験物質を添加した場合のNIH3T3/EGFRvIII細胞の生細胞数を示し、Bは、被験物質を添加しなかった場合のNIH3T3細胞の生細胞数を示し、Cは、被験物質を添加しなかった場合のNIH3T3/EGFRvIII細胞の生細胞数を示す。
<2D細胞培養工程>
2×10個/100μLの前記NIH3T3細胞を、細胞培養表面処理済み96ウェルプレート(型番 3585、コーニング社製)に、1ウェルあたり100μL播種し、所定濃度の被験物質を添加し、3日間、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。
なお、陰性コントロールとして、2×10個/100μLの前記NIH3T3細胞を同一プレートに、1ウェルあたり100μL播種し、被験物質を添加せずに、3日間、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。
なお、前記培養の培地は、5%FBSを添加したダルベッコ変法イーグル培地を用いた。
−細胞増殖阻害率の測定−
3日間培養後、生細胞のATP量を定量化するCellTiter−Glo(商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega社製)を用いて、生細胞数を測定し、以下の(式2)から、2D細胞培養工程における細胞増殖阻害率を算出した。表1にIC50の値を示す。
細胞増殖阻害率(%)=(1−D/E)×100 ・・・(式2)
(式2)中、Dは、被験物質を添加した場合のNIH3T3細胞の生細胞数を示し、Eは、被験物質を添加しなかった場合のNIH3T3細胞の生細胞数を示す。
<評価工程>
前記表1の結果から、EGFRキナーゼの阻害物質として知られている、AG1478、ゲフィチニブ、及びエルロチニブは、2D細胞培養工程における細胞の増殖を阻害しない濃度で、3D細胞培養工程における前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞の増殖を阻害することが確認され、本スクリーニング系が有効であることが示された。
また、前記構造式(1)から(8)で表される化合物が、前記NIH3T3細胞の増殖を阻害せず、かつ、前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞の増殖を阻害することができることがわかった。前記構造式(1)から(8)で表される化合物の中でも、前記構造式(1)、(6)、及び(8)で表される化合物が、特に優れており、前記AG1478、ゲフィチニブ、及びエルロチニブと比較しても顕著な細胞増殖抑制効果を示した。
また、前記構造式(1)で表される化合物におけるフェニル環上の5位のハロゲン原子が活性発現に重要であり、2位のアミノ基のアルキル化は好ましくないことが示唆された。
なお、前記構造式(1)で表される化合物は、前記3D細胞培養工程における前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞を、前記NIH3T3/EGFRWT細胞に代え、培地にEGF(50ng/mL)含有させた以外は同様にして3D細胞培養工程を行った場合にも、前記NIH3T3/EGFRWT細胞の増殖を阻害した。
(試験例3:EGFRvIII遺伝子非発現細胞に対する増殖阻害)
前記構造式(1)で表される化合物、及びAG1478について、接着の足場を有さない環境下におけるEGFRvIII遺伝子非発現細胞の増殖を阻害するかを調べた。
前記EGFRvIII遺伝子非発現細胞として、以下の3種類の脳腫瘍細胞を用いた。
・ U251細胞(ATCCより入手)
・ U87MG細胞(ATCCより入手)
・ KS−1細胞(ATCCより入手)
<3D細胞培養工程>
細胞として、前記脳腫瘍細胞を用い、被験物質として、前記構造式(1)で表される化合物、又はAG1478を用いた以外は、前記試験例2と同様にして、3D細胞培養工程を行った。
なお、前記NIH3T3/EGFRWT細胞(EGF含有培地で培養)、及び前記NIH3T3/EGFRvIII細胞についても同様にして試験した。
−細胞増殖阻害率の測定−
3日間培養後、生細胞のATP量を定量化するCellTiter−Glo(商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega社製)を用いて、生細胞数を測定し、以下の(式3)から、3D細胞培養工程における細胞増殖阻害率を算出した。結果を図2、及び図3に示す。
細胞増殖阻害率(%)=(1−X/Y)×100 ・・・(式3)
(式3)中、Xは、被験物質を添加した場合の生細胞数を示し、Yは、被験物質を添加しなかった場合の生細胞数を示す。
図2は、被験物質として構造式(1)で表される化合物を用いた場合の細胞増殖阻害率を示したグラフであり、図3は、被験物質としてAG1478を用いた場合の細胞増殖阻害率を示したグラフである。
図2及び図3中、「○、実線」は、U251細胞の結果を示し、「△、実線」は、U87MG細胞の結果を示し、「□、実線」は、KS−1細胞の結果を示し、「●、実線」は、NIH3T3/EGFRWT細胞の結果を示し、「■、実線」は、NIH3T3/EGFRvIII細胞の結果を示す。
図2及び図3の結果から、構造式(1)で表される化合物は、NIH3T3/EGFRWT細胞、及びNIH3T3/EGFRvIII細胞において、足場非依存性増殖能に対する抑制活性を示したが、U251細胞、U87MG細胞、及びKS−1細胞において、足場非依存性増殖能に対する抑制活性を示さなかった。また、AG1478も同様であった。したがって、構造式(1)で表される化合物は、AG1478と同様に、EGFRvIII、又は野生型EGFR依存性の足場非依存性増殖を抑制する可能性が示された。
(試験例4:急性毒性試験)
<試験例4−1:腹腔内投与>
4週齢の雌ICRマウスに、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水で溶解した各濃度の構造式(1)で表される化合物を1回、腹腔内投与し、その後、2週間の体重変化を観察した。結果を図4−1に示した。
図4−1中、「●、実線」は、構造式(1)で表される化合物を50mg/kg/0.4mLで投与した場合の結果を示し、「▲、実線」は、構造式(1)で表される化合物を25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「■、実線」は、構造式(1)で表される化合物を12.5mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◆、実線」は、構造式(1)で表される化合物を6.25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▼、実線」は、構造式(1)で表される化合物を3.125mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、点線」は、構造式(1)で表される化合物を1.56mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「△、点線」は、構造式(1)で表される化合物を0.78mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「□、点線」は、構造式(1)で表される化合物を0.39mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、実線」は、構造式(1)で表される化合物を0.195mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▽、実線」は、構造式(1)で表される化合物を0.098mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示す。なお、「○、実線」は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を腹腔内投与した場合の結果を示す。
また、各濃度の構造式(1)で表される化合物を腹腔内投与した2週間後に解剖を行い、各臓器の重量を測定した。結果を表2−1に示した。
表2−1中、Aは、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を投与した場合の結果を示す。
<試験例4−2:経口投与>
4週齢の雌ICRマウスに、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水で溶解した各濃度の構造式(1)で表される化合物を1回、経口投与し、その後、2週間の体重変化を観察した。結果を図4−2に示した。
図4−2中、「●、実線」は、構造式(1)で表される化合物を50mg/kg/0.4mLで投与した場合の結果を示し、「▲、実線」は、構造式(1)で表される化合物を25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「■、実線」は、構造式(1)で表される化合物を12.5mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◆、実線」は、構造式(1)で表される化合物を6.25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▼、実線」は、構造式(1)で表される化合物を3.125mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、点線」は、構造式(1)で表される化合物を1.56mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「△、点線」は、構造式(1)で表される化合物を0.78mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「□、点線」は、構造式(1)で表される化合物を0.39mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、実線」は、構造式(1)で表される化合物を0.195mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▽、実線」は、構造式(1)で表される化合物を0.098mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示す。なお、「○、実線」は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を経口投与した場合の結果を示す。
また、各濃度の構造式(1)で表される化合物を経口投与した2週間後に解剖を行い、各臓器の重量を測定した。結果を表2−2に示した。
表2−2中、Aは、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を投与した場合の結果を示す。
<試験例4−3:尾静脈投与>
4週齢の雌ICRマウスに、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水で溶解した各濃度の構造式(1)で表される化合物を1回、尾静脈投与し、その後、2週間の体重変化を観察した。結果を図4−3に示した。
図4−3中、「●、実線」は、構造式(1)で表される化合物を50mg/kg/0.4mLで投与した場合の結果を示し、「▲、実線」は、構造式(1)で表される化合物を25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「■、実線」は、構造式(1)で表される化合物を12.5mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◆、実線」は、構造式(1)で表される化合物を6.25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▼、実線」は、構造式(1)で表される化合物を3.125mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、点線」は、構造式(1)で表される化合物を1.56mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「△、点線」は、構造式(1)で表される化合物を0.78mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「□、点線」は、構造式(1)で表される化合物を0.39mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、実線」は、構造式(1)で表される化合物を0.195mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▽、実線」は、構造式(1)で表される化合物を0.098mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示す。なお、「○、実線」は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を尾静脈投与した場合の結果を示す。
また、各濃度の構造式(1)で表される化合物を尾静脈投与した2週間後に解剖を行い、各臓器の重量を測定した。結果を表2−3に示した。
表2−3中、Aは、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を投与した場合の結果を示す。
試験例4−1〜4−3の結果、前記構造式(1)で表される化合物は、溶解性が悪く、尾静脈投与の場合に12.5mg/kg〜50mg/kgの投与量で血管が詰まって直死したが、それを除けば顕著な毒性は、見当たらなかった。
(試験例5:抗腫瘍効果)
<試験例5−1:NIH3T3/EGFRvIII細胞を移植した腫瘍>
前記NIH3T3/EGFRvIII細胞を、1×10個/100μLになるように、DMEM培地を含む62.5体積%のマトリゲル(ベックトン・デイッキンソン社製)で調製した。前記調製物を8週齢のBalb/c Nudeマウスの皮下に移植した。
前記移植1日間後より17日目まで、前記構造式(1)で表される化合物を1日1回腹腔内に投与した。前記構造式(1)で表される化合物は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水に溶解させ、1回の投与量が30mg/kgとなるように投与した。
また、比較対照(Vehicle)として、前記移植1日間後より17日目まで、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を1日1回腹腔内に投与した。
また、ポジティブコントロールとして、EGFRキナーゼ阻害物質であり、既存の癌治療薬であるゲフィチニブ(Gefitinib)を、前記移植1日間後より17日目まで、1日1回経口投与した。前記ゲフィチニブは、1回の投与量が100mg/kgとなるように投与した。
なお、実験に用いたマウスの数は、前記比較対照群は1群6匹とし、前記構造式(1)で表される化合物を投与した群は1群5匹とし、前記ポジティブコントロール群は1群5匹とした。
<評価>
前記構造式(1)で表される化合物の腫瘍抑制効果の評価は、前記細胞移植後の腫瘍の増殖状況を観察して行った。
−腫瘍体積−
前記細胞移植後、経時的に腫瘍の長径と短径とをノギスで計測し、下記(式4)より腫瘍体積を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図5−1に示す。
腫瘍体積=長径×短径÷2 ・・・(式4)
−腫瘍重量−
前記細胞移植の17日間後にマウスから腫瘍を摘出し、重量を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図5−2に示す。また、摘出した前記腫瘍を撮影したものを図5−3に示す。
−体重変化−
前記細胞移植後のマウスの体重を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図5−4に示す。
図5−1及び図5−4中、「●」は、比較対照群の結果を示し、「□」は、構造式(1)で表される化合物を投与した群の結果を示し、「△」は、ポジティブコントロール群の結果を示す。
図5−2では、左から順に、比較対照群、構造式(1)で表される化合物を投与した群、ポジティブコントロール群の結果を示す。なお、「*」は、t<0.05を表す。また、図5−2中の阻害率(腫瘍重量の増加阻害率)(%)は、比較対照群の阻害率を0%として算出した結果を示す。
図5−3中、上段は、比較対照群の結果を示し、中段は、構造式(1)で表される化合物を投与した群の結果を示し、下段は、ポジティブコントロール群の結果を示す。
図5−1の結果から、前記NIH3T3/EGFRvIII細胞は、移植後、顕著な造腫瘍性を示すことがわかった(図5−1の(Vehicle))。
また、図5−1〜図5−3の結果から、前記構造式(1)で表される化合物は、腫瘍の増殖抑制活性を示した。また、ゲフィチニブも腫瘍の増殖抑制活性を示した。腫瘍の重量は、構造式(1)で表される化合物を投与した群、及びポジティブコントロール群は、いずれも比較対照群と比較すると有意差が見られた(t<0.05)。前記構造式(1)で表される化合物の腫瘍の増殖抑制活性と、前記ゲフィチニブの腫瘍の増殖抑制活性とは、同程度であった。
一方、図5−4の結果から、前記構造式(1)で表される化合物を投与した群では、前記投与により体重減少は見られず、構造式(1)で表される化合物の毒性は、観察されなかった。
<試験例5−2:NIH3T3/EGFRWT細胞を移植した腫瘍>
前記NIH3T3/EGFRWT細胞を、1×10個/100μLになるように、DMEM培地を含む62.5体積%のマトリゲル(ベックトン・デイッキンソン社製)で調製した。前記調製物を7週齢のBalb/c Nudeマウスの皮下に移植した。
前記移植1日間後より17日目まで、前記構造式(1)で表される化合物を毎日1回腹腔内に連続投与した。前記構造式(1)で表される化合物は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水に溶解させ、1回の投与量が30mg/kgとなるように投与した。
また、比較対照(Vehicle)として、前記移植1日間後より17日目まで、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を1日1回腹腔内に投与した。
また、ポジティブコントロールとして、EGFRカイネース阻害物質であり、既存の癌治療薬であるゲフィチニブ(Gefitinib)を、前記移植1日間後より17日目まで、1日1回経口投与した。前記ゲフィチニブは、1回の投与量が200mg/kgとなるように投与した。
なお、実験に用いたマウスの数は、前記比較対照群は1群5匹とし、前記構造式(1)で表される化合物を投与した群は1群4匹とし、前記ポジティブコントロール群は1群3匹とした。
<評価>
前記構造式(1)で表される化合物の腫瘍抑制効果の評価は、前記細胞移植後の腫瘍の増殖状況を観察して行った。
−腫瘍体積−
前記試験例5−1と同様にして、腫瘍体積を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図6−1に示す。
−腫瘍重量−
前記試験例5−1において、前記細胞移植の17日間後にマウスから腫瘍を摘出していた点を、前記細胞移植の18日間後にマウスから腫瘍を摘出した以外は、前記試験例5−1と同様にして重量を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図6−2に示す。また、摘出した前記腫瘍を撮影したものを図6−3に示す。
−体重変化−
前記試験例5−1と同様にして、体重を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図6−4に示す。
図6−1及び図6−4中、「●」は、比較対照群の結果を示し、「□」は、構造式(1)で表される化合物を投与した群の結果を示し、「△」は、ポジティブコントロール群の結果を示す。
図6−2では、左から順に、比較対照群、構造式(1)で表される化合物を投与した群、ポジティブコントロール群の結果を示す。なお、「*」は、t<0.05を表す。また、図6−2中の阻害率(腫瘍重量の増加阻害率)(%)は、比較対照群の阻害率を0%として算出した結果を示す。
図6−3中、上段は、比較対照群の結果を示し、中段は、構造式(1)で表される化合物を投与した群の結果を示し、下段は、ポジティブコントロール群の結果を示す。
図6−1の結果から、前記NIH3T3/EGFRWT細胞は、移植後、弱い造腫瘍性を示すことがわかった(図6−1の(Vehicle))。
また、図6−1〜図6−3の結果から、前記構造式(1)で表される化合物は、腫瘍の増殖抑制活性を示した。また、ゲフィチニブも腫瘍の増殖抑制活性を示した。腫瘍の重量は、構造式(1)で表される化合物を投与した群、及びポジティブコントロール群は、いずれも比較対照群と比較すると有意差が見られた(t<0.05)。前記構造式(1)で表される化合物の腫瘍の増殖抑制活性と、前記ゲフィチニブの腫瘍の増殖抑制活性とは、同程度であった。
一方、図6−4の結果から、前記構造式(1)で表される化合物を投与した群では、前記投与により体重減少は見られず、構造式(1)で表される化合物の毒性は、観察されなかった。前記ポジティブコントロール群では、ゲフィチニブの投与により体重減少が観られ、ゲフィチニブの毒性が観察された。
前記試験例5の結果から、本発明のスクリーニング方法により得られた化合物は、上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞を有する腫瘍のみならず、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞を有する腫瘍の増殖をも抑制することができることが示された。
(試験例6:急性毒性試験)
<試験例6−1:腹腔内投与>
試験例4−1において、構造式(1)で表される化合物を用いていた点を、構造式(8)で表される化合物に代えた以外は、試験例4−1と同様にして急性毒性試験を行った。結果を図7−1に示した。
図7−1中、「●、実線」は、構造式(8)で表される化合物を50mg/kg/0.4mLで投与した場合の結果を示し、「▲、実線」は、構造式(8)で表される化合物を25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「■、実線」は、構造式(8)で表される化合物を12.5mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◆、実線」は、構造式(8)で表される化合物を6.25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▼、実線」は、構造式(8)で表される化合物を3.125mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、実線」は、構造式(8)で表される化合物を1.56mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「△、実線」は、構造式(8)で表される化合物を0.78mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「□、実線」は、構造式(8)で表される化合物を0.39mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、点線」は、構造式(8)で表される化合物を0.195mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▽、実線」は、構造式(8)で表される化合物を0.098mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示す。なお、「○、実線」は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を腹腔内投与した場合の結果を示す。
また、各濃度の構造式(8)で表される化合物を腹腔内投与した2週間後に解剖を行い、各臓器の重量を測定した。結果を表3−1に示した。
表3−1中、Aは、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を投与した場合の結果を示す。
試験例6−1の結果、全ての投与量で特に異常は見られなかった。なお、解剖所見では、投与量によって、若干、肝臓が軽いもの、脾臓が軽い又は重いものが見られたが、それ以外は、特に異常は見られなかった。
<試験例6−2:経口投与>
試験例4−2において、構造式(1)で表される化合物を用いていた点を、構造式(8)で表される化合物に代えた以外は、試験例4−2と同様にして急性毒性試験を行った。結果を図7−2に示した。
図7−2中、「●、実線」は、構造式(8)で表される化合物を50mg/kg/0.4mLで投与した場合の結果を示し、「▲、実線」は、構造式(8)で表される化合物を25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「■、実線」は、構造式(8)で表される化合物を12.5mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◆、実線」は、構造式(8)で表される化合物を6.25mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▼、実線」は、構造式(8)で表される化合物を3.125mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、実線」は、構造式(8)で表される化合物を1.56mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「△、実線」は、構造式(8)で表される化合物を0.78mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「□、実線」は、構造式(8)で表される化合物を0.39mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「◇、点線」は、構造式(8)で表される化合物を0.195mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示し、「▽、実線」は、構造式(8)で表される化合物を0.098mg/kg/0.2mLで投与した場合の結果を示す。なお、「○、実線」は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を経口投与した場合の結果を示す。
また、各濃度の構造式(8)で表される化合物を経口投与した2週間後に解剖を行い、各臓器の重量を測定した。結果を表3−2に示した。
表3−2中、Aは、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を投与した場合の結果を示す。
試験例6−2の結果、全ての投与量で特に異常は見られなかった。なお、解剖所見では、投与量によって、若干、肝臓が軽いもの、脾臓が重いものが見られたが、それ以外は、特に異常は見られなかった。
(試験例7:抗腫瘍効果)
<NIH3T3/EGFRvIII細胞を移植した腫瘍>
前記NIH3T3/EGFRvIII細胞を、1×10個/100μLになるように、DMEM培地を含む62.5体積%のマトリゲル(ベックトン・デイッキンソン社製)で調製した。前記調製物を8週齢のBalb/c Nudeマウスの皮下に移植した。
前記移植1日間後より17日目まで、前記構造式(8)で表される化合物を1日1回腹腔内に投与した。前記構造式(8)で表される化合物は、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水に溶解させ、1回の投与量が30mg/kgとなるように投与した。
また、比較対照(Vehicle)として、前記移植1日間後より17日目まで、10質量% DMSOと、1質量% Tween80とを含む生理食塩水を1日1回腹腔内に投与した。
また、ポジティブコントロールとして、EGFRキナーゼ阻害物質であり、既存の癌治療薬であるゲフィチニブ(Gefitinib)を、前記移植1日間後より17日目まで、1日1回経口投与した。前記ゲフィチニブは、1回の投与量が100mg/kgとなるように投与した。
なお、実験に用いたマウスの数は、前記比較対照群は1群8匹とし、前記構造式(8)で表される化合物を投与した群は1群5匹とし、前記ポジティブコントロール群は1群5匹とした。
<評価>
前記構造式(8)で表される化合物の腫瘍抑制効果の評価は、前記細胞移植後の腫瘍の増殖状況を観察して行った。
−腫瘍重量−
前記細胞移植の17日間後にマウスから腫瘍を摘出し、重量を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図8−1に示す。
−体重変化−
前記細胞移植後のマウスの体重を測定し、その平均及び標準誤差を求めた。結果を図8−2に示す。
図8−1では、左から順に、比較対照群、構造式(8)で表される化合物を投与した群、ポジティブコントロール群の結果を示す。なお、「*」は、t<0.05を表す。また、図8−1中の阻害率(腫瘍重量の増加阻害率)(%)は、比較対照群の阻害率を0%として算出した結果を示す。
図8−2中、「●」は、比較対照群の結果を示し、「□」は、構造式(8)で表される化合物を投与した群の結果を示し、「△」は、ポジティブコントロール群の結果を示す。
また、図8−1の結果から、前記構造式(8)で表される化合物は、腫瘍の増殖抑制活性を示した。腫瘍の重量は、構造式(8)で表される化合物を投与した群、及びポジティブコントロール群は、いずれも比較対照群と比較すると有意差が見られた(t<0.05)。前記構造式(8)で表される化合物の腫瘍の増殖抑制活性と、前記ゲフィチニブの腫瘍の増殖抑制活性とは、同程度であった。
一方、図8−2の結果から、前記構造式(8)で表される化合物を投与した群では、前記投与により体重減少は見られず、構造式(8)で表される化合物の毒性は、観察されなかった。
前記試験例7の結果からも、本発明のスクリーニング方法により得られた化合物は、上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞を有する腫瘍の増殖を抑制することができることが示された。
本発明の態様としては、例えば、以下のものなどが挙げられる。
<1> 癌細胞増殖抑制剤であって、
下記構造式(1)から(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、
前記癌細胞が、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかであることを特徴とする癌細胞増殖抑制剤である。
<2> 構造式(1)で表される化合物、構造式(6)で表される化合物、及び構造式(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含む前記<1>に記載の癌細胞増殖抑制剤である。
<3> 前記<1>から<2>のいずれかに記載の癌細胞増殖抑制剤を含むことを特徴とする抗癌剤である。
<4> 癌が、神経膠芽腫である前記<3>に記載の抗癌剤である。
<5> 癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかのスクリーニング方法であって、
接着の足場を有さない環境下で、被験物質を含む培地で上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞を培養する工程と、
接着の足場を有する環境下で、被験物質を含む培地でNIH3T3細胞を培養する工程と、
前記NIH3T3細胞の増殖を阻害せず、かつ、前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞の増殖を阻害する被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価する評価工程とを含むことを特徴とするスクリーニング方法である。
<6> 癌を予防又は治療するための方法であって、個体に、前記<3>から<4>のいずれかに記載の抗癌剤を投与することを特徴とする方法である。
<7> 下記構造式(8)で表されることを特徴とする化合物である。
<8> 前記<7>に記載の化合物を含むことを特徴とする化合物含有組成物である。

Claims (7)

  1. 癌細胞増殖抑制剤であって、
    下記構造式(1)から(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含み、
    前記癌細胞が、野生型の上皮成長因子受容体を過剰発現している癌細胞、及び上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現している癌細胞の少なくともいずれかであることを特徴とする癌細胞増殖抑制剤。
  2. 構造式(1)で表される化合物、構造式(6)で表される化合物、及び構造式(8)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含む請求項1に記載の癌細胞増殖抑制剤。
  3. 請求項1から2のいずれかに記載の癌細胞増殖抑制剤を含むことを特徴とする抗癌剤。
  4. 癌が、神経膠芽腫である請求項3に記載の抗癌剤。
  5. 癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかのスクリーニング方法であって、
    接着の足場を有さない環境下で、被験物質を含む培地で上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞を培養する工程と、
    接着の足場を有する環境下で、被験物質を含む培地でNIH3T3細胞を培養する工程と、
    前記NIH3T3細胞の増殖を阻害せず、かつ、前記上皮成長因子受容体変異体vIIIを発現するNIH3T3細胞の増殖を阻害する被験物質を癌細胞増殖抑制剤及び抗癌剤の少なくともいずれかとしての活性を有すると評価する評価工程とを含むことを特徴とするスクリーニング方法。
  6. 下記構造式(8)で表されることを特徴とする化合物。
  7. 請求項6に記載の化合物を含むことを特徴とする化合物含有組成物。
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