がん細胞が生む一酸化炭素から抗がん剤合成に成功 -がんを選択的に治療する生体内合成化学治療への応用に期待-

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2026-09-29 理化学研究所,東京科学大学

理化学研究所(理研)と東京科学大学の研究チームは、**がん細胞が過剰に産生する一酸化炭素(CO)を原料として、がん細胞内で抗がん剤を合成する「生体内合成化学治療」**を開発した。研究チームは、不安定なパラジウム錯体を血清タンパク質アルブミンの疎水性ポケットに固定し、生体内でも触媒機能を維持できるアルブミン‐パラジウム複合体を設計した。この複合体は、通常なら反応を阻害するグルタチオンが存在する条件でもCOを捕捉・活性化し、抗がん活性を持つフェナントリジノン誘導体を生成した。培養した複数のがん細胞では生成物が多く確認され、正常細胞ではほとんど生成されなかった。さらに、がん細胞内で強力な抗がん活性を持つ化合物を合成し、がん細胞の増殖を抑制することにも成功した。疾患特有の代謝物を薬剤合成の原料として利用する、新しい創薬・治療戦略につながる成果である。

がん細胞が生む一酸化炭素から抗がん剤合成に成功 -がんを選択的に治療する生体内合成化学治療への応用に期待-
がん細胞中の一酸化炭素(CO)を原料とした抗がん剤合成の概要図

<関連情報>

内因性一酸化炭素を利用した癌選択的薬剤合成 Harnessing endogenous carbon monoxide for cancer-selective drug synthesis

TMasayuki Kawai, Tsung-Che Chang, Ambara R. Pradipta & Katsunori Tanaka
Nature Communications  Published:17 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-77616-8

Abstract

Synthetic chemistry within living systems offers a transformative strategy for precision medicine by enabling the targeted generation of therapeutic agents directly at disease sites. Carbon monoxide (CO), an endogenous gasotransmitter upregulated in many cancer phenotypes, represents a unique yet underexploited chemical feedstock for such intracellular synthesis. However, the intrinsically low reactivity of CO necessitates transition-metal mediation, which is typically compromised by rapid deactivation by intracellular thiols such as glutathione (GSH). Here, we present a biocompatible albumin-palladacycle complex (APC) platform that harnesses endogenous CO for two distinct functions: the detection of CO levels and the in situ synthesis of cytotoxic phenanthridinone derivatives—a privileged scaffold found in potent poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) and topoisomerase inhibitors. Central to this design is a coumarin anchor that directs the palladium center into the hydrophobic binding pocket of albumin, shielding it from thiol-mediated poisoning while facilitating cellular uptake via endocytosis. We demonstrate that this system effectively detects elevated CO in cancer cells and, in a parallel application, enables the in situ synthesis of pharmacologically active agents. Although the associated cytotoxicity is modest, the approach nonetheless suppresses cancer cell growth. This study considerably advances the proof of concept for “therapeutic in vivo synthetic chemistry,” in which disease-associated metabolites are repurposed as structural building blocks for both diagnostic and therapeutic applications.

有機化学・薬学
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