静脈投与可能な-Tの水溶性プロドラッグの開発

　このプロドラッグ化の概念をKHに適用する前段階として,まずポリプレニル基を有するヒドロキノンの水溶性プロドラッグ化に適した修飾基の検索を目的として,KHと同様にポリプレニル基を持つヒドロキノンであり酸化に対して比較的安定な-Tを取り上げ,その静脈内投与可能な水溶性プロドラッグの開発を行った.-Tはラジカル反応による脂質過酸化を抑制する内因性の防御機構を構成する最も重要な連鎖破壊性の抗酸化剤であり,その難溶性が薬物送達の障害になっており,臨床上低用量化が望まれている化合物である.カチオン性の解離性基を持つアミノ酸誘導体を種々合成し,プロドラッグとしての有用性を評価した.In vitroの検討において,N-メチルグリシンおよびN,N-ジメチルグリシン(TDMG)誘導体は,水溶性が高く肝臓中の加水分解酵素で特異的に-Tに再変換されることが明らかとなった.プロドラッグ候補としてTDMGを選択し,その静脈内投与におけるラット体内動態の検討から,TDMGはHCO-60で可溶化した-Tおよび-Tの酢酸エステル(TA)に比較して投与後速やかに肝臓に移行し,-Tの肝臓アベイラビリティを高くすることが明らかになった.すなわち,TDMGはHCO-60の使用を回避して静脈内投与が可能であり,-Tの肝臓への選択的送達法として機能するプロドラッグであることが明らかになった.

　-Tプロドラッグの開発で得られた知見を踏まえて,MK-4の活性体メナヒドロキノン-4(MKH)のN,N-ジメチルグリシン誘導体(1-モノ,4-モノ,l,4-ビスエステル)を合成し,MKHの還元的活性化非依存性送達法として機能するプロドラッグとしての評価を行った.MKH誘導体の塩酸塩は水溶性であり,ラット肝臓中の加水分解酵素でMKHに再変換されることが明らかになった.

　肝臓加水分解酵素によって生成されたMKHが還元的活性化を回避してカルボキシラーゼの補因子として機能するのか,あるいは一旦MK-4に酸化され還元的活性化を経由して機能するのか判別できる評価系をラット肝臓ミクロソームを用いて確立し,MKH誘導体のカルボキシル化反応の機構を検討した.この評価系はMKHエステルの加水分解機能を有し,合成基質BOC-Glu-Glu-Leu-OMeをカルボキシラーゼが基質として受け入れ,VK回路が人工的還元剤ジチオスレイトール(DTT)の添加によって活性化される機能を備えている.MKH誘導体はDTTの非存在下,すなわちVK回路が活性化されず還元的活性化過程が機能していない場合でもカルボキシラーゼ活性を示し,この活性は加水分解酵素阻害剤によって強く阻害された.さらに,MKH誘導体はワーファリンでVK回路を強くブロックした系(ワーファリン中毒モデル)においてもカルボキラーゼ活性を示した.すなわち,MKH誘導体は肝臓ミクロソーム中の加水分解酵素でMKHに再変換され,生成したMKHは還元的活性化に依存しないでカルボキラーゼの補因子として機能し,ワーファリン中毒においても優れた効果を発揮できるプロドラッグとして機能することが明らかになった.

　さらに,MKH誘導体のプロドラッグとしての有用性をin vivoで評価した.MKHは非常に酸化されやすく体内動態を直接評価することはできない.一方,MKHは補因子として機能した際MK-4エポキシド(MKO)に代謝される.VK回路が強く阻害された状態ではMKOの再利用が阻害されるためMKOの動態はMKHの動態を反映すると考えられる.そこで,ワーファリンでVK回路を強くブロックし低プロトロンビン血症を誘発したラットを用いて,MKH誘導体の静脈内投与後の体内動態および血液凝固活性を検討した.MKHへの再変換性に優れた1-モノエステルおよび1,4-ビスエステルは市販HCO-60可溶化MK-4製剤(H-MK-4)に比較して高いMKHのバイオアベイラビリティを示し,MKHの活性部位(肝臓)への高い選択的送達性を示した.また,MKH誘導体はH-MK-4に比して高い血液凝固活性を示した.以上の結果,MKH誘導体は当初目的としたHCO-60の使用を回避でき,MKHの非還元的活性化薬物送達法として機能し,ワーファリン中毒などVKの緊急療法に適したプロドラッグであることが明らかになった.

　このMKHの新規送達法のヒトにおける有用性を評価する目的で,ヒト肝臓ミクロソーム評価系を用いてMKHプロドラッグのカルボキシル化反応機構を検討した.その結果,MKHプロドラッグはヒト肝臓加水分解酵素でMKHに再変換され,MKHは還元的活性化を回避してカルボキシラーゼの補因子として機能し,VK回路が損なわれた場合でも補因子として機能することが明らかになった.従って,MKHプロドラッグはヒトにおいてもMKHの非還元的活性化薬物送達法として機能し,ワーファリン中毒などVKの緊急療法に適したプロドラッグであることが強く示唆された.

　フィロキノン(PK)は西欧をはじめ諸外国で最も汎用されており,MK-4に比較すると作用発現が遅い反面,作用時間が長いVKである.MKHと同様のプロドラッグ化をPKの活性体フィロヒドロキノン(PKH)について試みた.In vitroとin vivoの検討の結果,PKHのN,N-ジメチルグリシン誘導体は,MKH誘導体と同様にHCO-60の使用を回避でき,PKHの非還元的活性化薬物送達法として機能するプロドラッグであることが明らかになった.特に,PKHのプロドラッグはPKに比較して速やかに作用部位にPKHを送達し,速やかに作用発現することが明らかになり,この点からも緊急療法における効果を改善できることが示された.

　本研究は,キノン型VKの還元的活性化過程の治療効果に及ぼす影響を考慮に入れ,治療効果の律速過程になっている還元的活性化過程を回避して活性体KHを活性部位に送達することを可能にした初めての研究である.VKには血液凝固以外に骨粗鬆症に対する臨床上の有用性が明らかにされている.また,KHによる肝癌細胞のアポトーシス誘発効果が明らかにされ臨床応用に期待が寄せられている.今後,これらの病態に対するプロドラッグの効果を明らかにしていく計画である.また,キノン系抗癌剤(アジリジニルキノン,マイトマイシンCなど)はVKと同様にヒドロキノン体が活性体であり,還元的活性化過程が薬効,毒性,薬剤耐性の発現に関与していることが明らかにされつつある.本研究で明らかにした還元的活性化に依存しないヒドロキノンの薬物送達法は,これらの抗癌剤の治療効果の改善に応用できる可能性を持っている.