糖質化学の分野では新しいグリコシル化反応の開発が今でも残された課題の1つとして注目されていることから、まず修飾に用いる糖誘導体の合成に利用できる新規のグリコシル化反応の検討を行なった。その結果、亜鉛トリフラートとトリメチルシリルクロライドを活性化剤とする比較的安定で保存可能な1-アシル糖を糖供与体として用いるグリコシル化反応を見い出した(下図)。

　この反応は、亜鉛トリフラートのみ、あるいはトリメチルシリルクロライドのみでは進行しなかった。糖としてマンノースを用いた場合は、選択性が高かった。用いる金属トリフラート類の検討から、金属カチオンの種類が反応性、選択性に影響を与えていることがわかった。同様にシリルハライドの種類も反応性、選択性に影響を与えていた。糖供与体として1-ヒドロキシ体を用いた場合もグリコシル化反応が進行した。糖供与体として1-アルキル体を用いた場合は、グリコシル化が進行したが、反応時間が多くかかり低収率だった。つまり、1-アルキル体と1-アシル体または1-ヒドロキシ体との間に反応性の大きな差があった。本反応を糖修飾ポリアミノ酸の合成に利用した。

　ポリグルタミン酸に抗癌剤を結合させること、それに抗体をさらに結合させることは、行なわれてきた。しかし、ポリグルタミン酸への糖修飾はなされていなかった。修飾に際し糖部分が臓器ににより認識されやすいように炭素数8のアルキル鎖スペーサーを介して、ポリ-L-グルタミン酸(分子量13000、重合度70)に糖を導入した。N,N-ジメチルホルムアミド中で水溶性カルボジイミドまたは1-エトキシカルボニル-2-エトキシ-1、2-ジヒドロキノリンを用いて活性化し、新規化合物である糖を含むアミンすなわち8-(-D-ガラクトビラノシルオキシ)オクチルアミンあるいは8-(-D-マンノビラノシルオキシ)オクチルアミンを、ヨードラベル化反応のためのチラミンとともに縮合させた。ポリ-L-グルタミン酸1分子あたりの修飾量36、20、12のガラクトース誘導体と、1分子あたりの修飾量27のマンノース誘導体を得た。これらは、はじめてポリグルタミン酸に糖誘導体を導入した例である。これらをヨウ素125でラベルした後、ラットに1mg/kgを投与し、骨髄、膵臓、肝臓、脳、皮膚、筋肉、腎臓、脾臓、胸腺、肺、心臓の11臓器への分布を検討した。ある臓器への糖修飾担体の指向性Ct,subは、増加した臓器内濃度として以下の式により表現した。

　Ct,sub＝(糖修飾担体の臓器内濃度)-(未修飾担体の臓器内濃度)

　その結果、ガラクトース修飾体は肝臓に分布した。特に、投与後240分後においては、ガラクトースの修飾量が36の複合体は20の複合体に比べ、高い肝臓内濃度を示した。これは、肝レクチンのガラクトース認識能が分子中のガラクトース修飾量に応じて増大することに加え、ガラクトース修飾量が高いほど臓器中の酵素による分解速度が遅いことも影響していると考えた。

　ポリリジンは、側鎖アミノ基の陽電荷のため投与すると様々な臓器に非特異的に分布してしまう。ポリリジンの側鎖アミノ基を(2-メトキシエトキシ)アセチル化すると、水溶性を保持したまま、非特異的な臓器分布が減少することを見い出した。このことから、ポリリジンを糖修飾および(2-メトキシエトキシ)アセチル化して標的指向性を付与すれば、有用な薬物輸送担体が構築できると考えた。

　3種類(分子量11700、21700、59000重合度は各々56、104、282)のポリ-L-リジンを種々の糖(D-ガラクトース、N-アセチル-D-ガラクトサミン、D-マンノース、N-アセチル-D-マンノサミン、L-フコース、D-キシロース、ラクトース)誘導体で修飾し、(2-メトキシエトキシ)アセチル化した。得られた22種類のポリ-L-リジン誘導体をヨウ素125でラベルした後、ラットに1mg/kg投与し、体内動態を検討した。第2章と同様の11臓器について上記のCt,subを求めたところ、ガラクトース、N-アセチルガラクトサミン、ラクトース修飾体は顕著に肝臓に分布した。

　また、マンノース、N-アセチルマンノサミン、フコース修飾体は脾臓、骨髄、肝臓に分布した。その中でも、フコース修飾体では脾臓に比べて骨髄への親和性が高かった。また、ガラクトースで修飾した場合、S-グリコシル体での修飾はO-グリコシル体での修飾よりも肝臓への移行量が大きかった。

　次に、重合度104のポリ-L-リジンについて1分子あたりのガラクトースの修飾量を12、24、43と変化させて、肝臓への分布量を検討したところ、肝臓への最大分布量を与えるガラクトースの修飾量は24であった。これは、糖修飾量が増すほど肝臓のクリアランスが増大するものの、他の臓器のクリアランスも増大するためであった。

　ガラクトース修飾(2-メトキシエトキシ)アセチル化ポリ-L-リジンの3’-mRLh-2肝癌細胞に対する作用を検討したところ、ガラクトースの修飾量が増すほど細胞内取り込みが増加した。この現象は、肝癌細胞HuH-7においても観察された。そして、細胞に取り込まれたポリ-L-リジン誘導体は、分解されて細胞外に放出されることが明かとなった。この結果をもとに、修飾量の異なる3種のガラクトース修飾(2-メトキシエトキシ)アセチル化ポリ-L-リジンと抗癌剤メトトレキサートとの複合体を構築した。これらは、3’-mRLh-2細胞に対して、ガラクトース修飾量に応じた殺細胞効果を示した。一方、ガラクトース認識性がないP388細胞に対してはガラクトース修飾量にかかわりなく、弱い殺細胞効果しか示さなかった。

　以上のように、1-アシル、1-アルキル、1-ヒドロキシ糖を糖供与体として用いる新規グリコシル化反応を見い出した。本反応を利用して、糖修飾したポリアミノ酸の構築を行ない、体内動態を検討した。その結果、ポリアミノ酸の臓器指向性が修飾に用いた糖の種類、密度に応じて変化することがわかった。特にガラクトース修飾ポリアミノ酸は顕著に肝臓に集積すると共に臓器中の酵素による分解が抑制されることから、肝臓、肝癌に対する有用な薬物輸送担体になりうると考えた。