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多標的 多次元的な天然抗がん物質の開拓
―D(ダマラン)・サポゲニン― William Jia, PhD, Faculty of medicine, University of British Columbia ガンを克服できなかった原因 ガン細胞は最も不安定な遺伝子で、ガン細胞が繁殖すると同時に その遺伝子も絶えず変異して行く。従って 例え同じ腫瘍の中でもガン細胞の種類が異ることもある。この現象は腫瘍の異質性と呼ばれる。この異質性はガン治療の困難さを増した。
もう一つガン治療を失敗に導いた要因は、腫瘍細胞の遺伝性又は化学療法による生じた多剤耐性(多薬剤耐性、Multi-drug-resistance)である。しかも腫瘍細胞間の多剤耐性メカニズムは非常に複雑で
ガン治療を乗り越え難い障害となっていた。 理想的な抗癌剤とは
従って、理想的な抗癌剤は以下の諸条件を備えなければならない。
今日では このような理想な薬はまだ現れていないが、我々の研究で、ある多薬理的な特徴もつ化合物を発見し、理想な抗がん剤になる可能性が与えられた。 この化合物の名は ダマラン・サポゲニン(Dammarane sapogenins)で、略称「D-サポゲニン」である。
D(ダマラン)・サポゲニンの由来 D-(ダマラン)・サポゲニンとは 植物から発見された一種類の化合物であり、特にウコギ科(Araliaceae)植物に存在している。D(ダマラン)・サポゲニンの中核はダンマラン系四環系テルペンである。 D(ダマラン)・サポゲニンはニンジン(人参、ジンセン)など自然植物から先端技術を使ってエスキを抽出されたものである。ダマラン・サポゲニンの化学構造はPPD系サポニンと非常に似ていて、Rh2に同等する又はより強い抗がん性が持つ事を確認された。しかも量産コストもRh2より安く、理想な抗ガン剤の候補になれる。 D(ダマラン)・サポゲニンにおける主な抗がん特性 D(ダマラン)・サポゲニンによる多標的、多次元的にガン細胞を抑制するのは、以下の経路を辿った:
1. ガン細胞の成長を阻止し、ガン細胞を縮ませ、ガン細胞を自滅(アポトーシス apoptosis)に誘発
動物モデルにおける実証で、D(ダマラン)・サポゲニンはガン細胞の成長を阻止したことを確認された。と同時にD(ダマラン)・サポゲニンは異なる遺伝子を持つガン細胞にも有効に攻撃し、多重なメカニズムによってガン細胞をアポトーシス(細胞死)させる。
1.1 動物モデルにおけるD(ダマラン)・サポゲニンによる腫瘍細胞の成長を抑制 D(ダマラン)・サポゲニンによるガン治療の効果を実証することに当って、人体への応用する前必ず動物腫瘍の治療モデルからテストしなければならない。
まず、悪性グリオーマ細胞(Malignant glioma cell)をマウスの脳に植え込まれた。 悪性脳腫瘍を確認された際、対照(コントロール)組となるマウスは経口摂取で生理食塩水を摂り、治療組は異なった投与量で10日間D(ダマラン)・サポゲニンを服用させる。 その結果をKeplain-Meior 生存曲線で示し、X軸はマウスの生存の日数を表し、Y軸は毎日生存していたマウス割合です。図1に示された様に対照組は24日以内全部死亡したが、25mg/kgのD(ダマラン)・サポゲニンを投下した治療組は40%のマウスが生きていた。 D(ダマラン)・サポゲニンよる治療されたマウスを図2にて説明してみよう。脳内の悪性脳腫瘍のサイズ(図の上方)は明らかに対照組(図の下方)より小さい。これはD(ダマラン)・サポゲニンによる腫瘍細胞の成長を抑制できたこと実証した。また、前立腺癌と膵臓癌の動物モデルにおける実験でも同じ効果を得た。
1.2 D(ダマラン)・サポゲニンは異なる遺伝子を持つガン細胞を殺す
図3において、MCF-7は人類の乳がん細胞を、PC3は人類の前立腺ガン細胞を、SF188は人類の脳腫瘍細胞を、9Lはマウスの脳腫瘍細胞をそれぞれ表したものである。 低用量のD(ダマラン)・サポゲニン及びその派生化合物は様々なガン細胞に対して殺細胞効果が表れた。その上、D(ダマラン)・サポゲニンはガン細胞を縮ませ、アポトーシス(自滅)させるメカニズムを働いたことも分かる。
SF188とU87は異なる2種の脳腫瘍細胞は、2つ重要な遺伝子P53、そしてPTENが欠けていた。 最近の研究結果では、PTENが欠けた遺伝子は、細胞内の生存経路を永続的な開通する。ガン細胞はこの生存経路をうまく利用して、各種化学治療を耐えて来た。 D(ダマラン)・サポゲニンはP53とPTENに左右されず 独自にガン細胞を破壊できる注記しておくことが重要である。
1.3 多重なメカニズムによってガン細胞を縮ませ、アポトーシス(自滅)に
図5は、典型的なアポトーシスを起こした細胞のマイクロ写真である。矢印に指された小胞の塊は 治療後アポトーシスを起こしたガン細胞である。これは、D(ダンマラン)・サポゲニンとその派生物により細胞内幾つか酵素を活性化し、順序よくガン細胞をアポトーシスさせると判断した。 図6は、D(ダマラン)・サポゲニンはガン細胞に反応し、以下のような多重なメカニズムを同時に起動させ、ガン細胞のアポトーシスを促する:
D(ダマラン)・サポゲニンは多数なカスパーゼ(caspases)を始動させ 図7は 細胞を自滅に駆動させる信号伝達の経路を図解したものである。このような特種経路において、カスパーゼ(Caspases)は重要な役割を果たした。 カスパーゼとは 酵素の塊であり、細胞のアポトーシスする始動体と実行体でもある。 カスパーゼは 異変された細胞に絶えず信号を送り、異変された細胞をアポトーシスに導く。 図7に示した様に カスパーゼ8は 経路の上流で死亡指令をカスパーゼ3、6、又7へ送り込んで ガン細胞の自滅(アポトーシス)させる。 シトクロムC(Cytochrome C)及びカスパーゼ9は カスパーゼ8と同じ役割を演じた。 一方、ガン化された細胞は、自ら生存する為 常に上記の信号伝導経路を妨害し、指令系統を破壊する。結果としては、ガン細胞はいかなる悪質的な環境(例えば各種の抗がん剤よる治療)におかれても生きつづけることができた。 興味深いのは、数多くの証拠から D(ダマラン)・サポゲニンは多種なガン細胞において全てカスパーゼ(カスパーゼ8,9及び3、6、7で、死亡の執行者と呼ばれた)を同時に始動させることを確認した。 D・サポゲニンはカスパーゼに依存せず、ガン細胞を自滅(アポトーシ)に 一部のガン細胞は、カスパーゼのメカニズムを始動せず、上記と異なるメカニズムを頼っている。
最近の研究によると、ガン細胞がこのような極端な環境に生きつづけられるのは、細胞内の“生存メカニズム”をうまく利用し、“外敵”と戦いていたことが分かる。正常の細胞においては、生存経路は通常閉じていて、ストレスを受けた際のみ一時的開くものである。しかし、ガン細胞はある制御素子例えばPTEN遺伝子を破壊し、常時に生存経路を開放させることを可能にした。 Aktは一種の抗アポトーシス酵素で、独特なメカニズムガン細胞の生存経路を開け、抗がん剤等の治療による攻撃から逃れる。だから、この生存経路を閉じる方法の一つはAkt酵素の活性を抑えることによって実現できる。 Akt はリン酸化反応プロセスによって活性化させる。活性化されたAktはガン細胞を増殖すると共にガン細胞の自滅(アポトーシス)を阻害したものと見られる。従って、Aktはガン細胞の生存に極めて重要な役割を演じた。 PTEN遺伝子は、正常の状態ではAktの酵素活性化を抑制し、細胞の自滅(アポトーシスさせる役である。一方、異変したPTEN遺伝子はAktの酵素活性を抑え切れず、細胞の自滅(アポトーシス)を阻止した。 University of British Columbia のDr. ウィリャム ジャ(William Jia)教授の研究発表によると、D(ダマラン)・サポゲニンとその類似体はPTENが欠けたガン細胞の生存経路を有効に抑制することが明らかになった。 実証の結果では、D(ダマラン)・サポゲニンに治療したガン細胞は リン酸化Aktのレベルは著しく低下した。さらに、D(ダマラン)・サポゲニンは一部のガン細胞にAktの生成を止め、根本的にガン細胞の生存メカニズムを破壊した。 2. D(ダマラン)・サポゲニンは化学治療の増感体
ガン細胞は抗がん剤に対する多剤耐性(多薬剤耐性)がよく表れる。このような多剤耐性は遺伝よる要因もあり、化学治療の最中に生じたものもある。
2.1 D (ダマラン)・サポゲニンはP-gpタンパクを有効に抑制
P-gpタンパクはガン細胞の細胞膜にあり、ポンプのように抗がん剤を細胞の中から細胞の外側へ排出する役割を演じている。 従って、P-gpは細胞内抗がん剤の濃度を低減させ、ガン細胞を死滅に逃せる。細胞におけるP-gpの過剰はガン細胞に多剤耐性を引き起こす主な原因である。 Dr.ウィリャム ジャ(William
Jia)よる実証されたように、D(ダマラン)・サポゲニンはP-gpタンパクを有効に抑え、細胞内抗がん剤を蓄積することを可能にした。 このP-gpタンパクをはっきり表す為、ある特殊な蛍光染料をガン細胞と混ぜる。この蛍光染料は細胞の外には発光せず、いざ細胞に入ると光るという特性をもつものである。 図9aは対照組で、D(ダマラン)・サポゲニンによって治療が行なわれる前の様子である。わずか発光していたことからP-gpが非常に活躍していた事が分かった。
図9bには、D(ダマラン)・サポゲニンによる15分間治療した模様である。 2.2 相乗効果: D(ダマラン)・サポゲニンと抗ガン剤とを同時に投下
D(ダマラン)・サポゲニンはガン細胞をアポトーシスさせ、抗ガン剤の効き目を増幅させるこことが可能である。D(ダマラン)・サポゲニンはガン細胞を自滅(アポトーシス)引き起し、ガン細胞の生存経路の道を阻止したことより、抗ガン剤の効率を増強させることが事確認された。
図10は D(ダマラン)・サポゲニン類による抗ガン剤の効果を高めることを語っていた。 その結果では、多剤耐性的なガン細胞を殺すため、最高で100uMのタクソール(Taxol)を必要に対して、D(ダマラン)・サポゲニンとタクソールとの併用組は10分の1のタクソール(即ち10uM)でも同じ効果が見られた。換言すれば、D(ダマラン)・サポゲニンは、タクソールの抗ガン効果を10倍に引き上げたとも言える。
また、D(ダマラゲン)・サポゲニン類は ゲムザー(抗ガン剤)との相乗治療効果も確認された。図11は膵臓のガン細胞を用いて、二組(抗ガン剤ゲムザー組とゲムザーとD(ダマラゲン)・サポゲニンと併用した組)に分かれ、それぞれの治療効果を表した。 100uMの抗ガン剤(ゲムザー)で治療した結果: 40%のガン細胞が死滅した。 2.3 D(ダマラン)・サポゲニンはP450sを影響し、抗ガン剤の濃度を高めに保つ
D(ダマラン)・サポゲニンは肝臓の働きを影響し、体内における抗ガン剤の濃度を有効に保つすることが期待される。 P450sによって薬を浄化するスピードを早めると、抗がん剤はガン細胞と十分な接触する時間がなく、薬の作用を低下することもつながりる。 D(ダマラン)・サポゲニンはP450sへ影響を与えることを意味深い持つ。 だが、この抑制作用を基づくD(ダマラン)・サポゲニンとその他の薬を併用する際、以下の注意を払わなければならない。その理由は:
従って、D(ダマラン)・サポゲニンと抗ガン剤を併用する際慎重すべきで、特に臨床における同時に併用することを避けるか、又は抗がん剤の投下量を減らすかする必要がある。
3. D(ダマラン)・サポゲニンはガンの予防物質の開拓
ガンの予防はガンに対して究極の対策である。 1) 低用量のD(ダマラン)・サポゲニンは悪性細胞の細胞サイクルを阻止させ、と同時に悪性細胞の良性化を誘発する。 2) D(ダマラン)・サポゲニンはP450sの活性を抑制する。 3) D(ダマラン)・サポゲニンはエストロゲン(女性ホルモン物質)と競い、その受容体との結合を阻止し、エストロゲンによる腫瘍成長への刺激を抑える。
3.1 低用量のD(ダマラン)・サポゲニンはガン細胞の繁殖を阻止させ、良性化に誘発 低用量のD(ダマラン)・サポゲニン及び派生的化合物は ガン細胞サイクルを阻止し、ガン細胞の繁殖をG1ステージで停止させるという研究結果が多数報告されている。 さらに、低用量のD(ダマラン)・サポゲニンは悪性細胞の良性化を促進する。長時間の作用より悪性細胞は自滅(アポとシース)を引き起こすことになる。 ガンの生成は、只一つ異変された細胞の増殖から始じまる。低用量のD(ダマラン)・サポゲニンを長期的に服用する事でガン細胞は腫瘍になることを阻止できる。 以前、動物実験及び流行病学の研究で 韓国ニンジン(人参、ジンセン)エキスは腫瘍を予防する効果があると報道された。この効果はニンジン(人参、ジンセン)に含まれているD(ダマラン)・サポゲニンの成分と関係があると考えられる。
3.2 P450sの活動を軽く抑え、発ガン物質の生成を衰える可能
P450sとは、体内における化学物質や薬等を代謝する役をこなす酵素(エンザイム)グループである。数多くの前発癌物質はP450sによる代謝でより強い発ガン性をもつ中間体になった。 例えば、一部のP450s は多環式芳香族炭化水素( Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs))を活性化させ、DNAまで破損する。 同様に 他の種のP450s酵素は 芳香族アミン(aromatic amines)、アミド類(amides)及びある自然化学物質〔例えアフラトクシンB1〕やN-ナイトロサマインなどの物質に活性化させ、DNAの突然変異やガンへ誘発する原因となる。 従って、P450sを軽く抑えることによって、発ガン物質の生成を遅らせ(緩和させ)、人体免疫系統によるより多くの発ガン中間体を体内から排出する時間が与えられる。
3.3 エストロゲン(女性ホルモン物質)による誘発し、乳ガンの生成を抑え
D(ダマラン)・サポゲニンは、上述されたような作用がある以外、特にエストロゲン依存型ガンを予防できる。
D(ダマラン)・サポゲニンにおける急性毒性実験 D(ダマラン)・サポゲニンは抗がん剤として投入する前に、まずその毒性をはっきり解明しなければならない。D(ダマラン)・サポゲニンにおけるあらゆる限り可能な毒反応を動物に徹底的に実験をおこなった。 急性毒性実験 マウスモデルの検証では、経口で51%D(ダマラン)・サポゲニンを4,000 mg/kg で投下した。30分後、マウスの動きは静かになり、目を閉じ、浅い眠りになった。眠けは4時間後になくなり、行動や食欲、そして水分摂取量も通常になった。 実験後の動物を7日間観察しつづけた結果、死亡したマウスは一匹もなく、解剖で確認しても心臓、肝臓、脾臓、肺、腎臓、胃、腸における異常は一切発見されなかった。
慢性毒性実験
慢性毒性実験では、D(ダマラン)・サポゲニンを経口で動物に与える。333.3 mg/kgのD(ダマラン)・サポゲニンを高用量組とし、131.0 mg/kgのD(ダマラン)・サポゲニンを中用量組とし、51.5mg/kg
のD(ダマラン)・サポゲニンを低用量組とする三組に分けて観察した。 その結果、24時間後、1)高用量組:(オス)前立線が187%増大し、(メス)卵巣が124%
膨れたことは見られた。2)中用量組:同じく156%前立線の腫脹がられた。 その他の反応はいくつか高濃度組のみが見られた。例えば3、4週間目の眠け(5週目以降では見られなかった)、4-9週間目における体重が増えたことも観察された。 その後、血液検査及び器官組識検査を行ない、以上三組における血液と器官組識の異常が見付からなかった。 図15、16、17は実験に使われた動物の血液検査結果である。 従って、D(ダマラン)・サポゲニンは血液細胞に不良な影響をもたらす事はなく、又D(ダマラン)・サポゲニンは骨髄に対する抑制作用がないことが明らかになった。 結 論 この数年間に渡って わが社はD(ダマラン)・サポゲニンの抗ガン効能について多大なの研究をやり遂げ、以下の薬理学活性を発見した:
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