天然物化学/創薬化学 (ケミカルバイオロジー)

天然資源から医薬品を抽出・開発し、がん・心不全・感染症などに挑む

掛谷秀昭先生 京都大学 薬学部/薬学研究科 医薬創成情報科学専攻

第3回 画期的な抗がん薬開発に挑むケミカルバイオロジー

~がん細胞への栄養供給ルートを断つ戦法

私たちは、異分野の人に研究分野のことを尋ねられたとき「“ものとり”を基盤とした“ケミカルバイオロジー研究”です」と答えることにしています。すると相手は必ず「えっ、“ものとり”って何ですか?“ケミカルバイオロジー”ってなんですか?」と不思議そうに聞き返してくれます。


“ものとり”というのは天然資源由来の化合物のスクリーニング研究のことを意味します。上述の通り、例えば、微生物由来の医薬品には、ストレプトマイシンのように人類に多大な貢献をした有名な薬があります。


それでは、ケミカルバイオロジーとはなんでしょう。ケミカルバイオロジーは、化学を基盤として生命科学の謎の解明を目指す、化学と生物学の学問を融合した領域(学際融合領域)研究で、基礎科学・応用科学、さらには創薬に大いに貢献可能です。

 

がん細胞退治の難しさは、低酸素環境での生存と薬剤耐性


ところで、現在使用されている抗がん剤の問題点は何でしょうか。1つは、臓器のがんに代表される固形腫瘍を標的とした抗がん剤の開発がまだまだ遅れていることです。固形腫瘍は投薬よりも、まず外科手術をして治療するという流れが一般的なのです。もう1つは最初に投与した抗がん剤が投与を続けていくうちに、効かなくなってしまうこと、すなわち、がん細胞が耐性を獲得してしまうという問題です。薬の開発と薬剤耐性は、人類史上、ずっとイタチゴッコなのです。


固形腫瘍の内部は酸素濃度が低い、いわゆる低酸素環境であり、様々な悪性因子が放出されて、がんの悪性化が維持されています。私たちは、このがんに特徴的な低酸素応答を克服する革新的な抗がん剤の開発を目指しています。最近、放線菌が作るベルコペプチンという化合物を見出しました。現在、ケミカルバイオロジー的な方法論などを駆使して、ベルコペプチンの抗がん剤としての可能性を追求しています。


もう1つは薬剤耐性問題の克服です。近年、がん細胞そのものではなく、がん細胞に栄養を供給する周囲の新生血管を薬で叩く化学療法が成功しつつあります。がんの栄養ルートとなる新生血管を兵糧攻めの如く断ち、がんが戦略的に持っている耐性獲得を回避する、いわゆる“血管新生阻害療法”です。私たちも、糸状菌が作る薬効ある化合物を見出し、興味深い作用メカニズムを明らかにしています。


このようにケミカルバイオロジーは、化学を基盤とした新しい創薬研究に大いに役立つのです。

 

追記:

皆さんご存知の通り、2015年10月にうれしいニュースがスウエーデンから飛び込んできました。そうです、ノーベル医学・生理学賞に天然物化学/創薬化学(ケミカルバイオロジー)の研究分野から、大村智博士、ウィリアム・キャンベル博士、トウ・ヨウヨウ博士が受賞されました。今後も、天然物化学/創薬化学やケミカルバイオロジーに関連する多くの先生方の受賞が期待されています。

おわり

 

掛谷先生の研究室HP(システムケモセラピー・制御分子学分野)

興味がわいたら Bookguide

ニュートン別冊

『バクテリア=細菌の生態と可能性 驚異のバクテリア』

(ニュートンプレス社)

巻頭の「ノーベル賞受賞の大村博士が発見した細菌から生まれた世紀の特効薬」では、掛谷先生も協力し、大村智先生らのノーベル賞受賞の研究内容を紹介。

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『入門ケミカルバイオロジー』

入門ケミカルバイオロジー編集委員会(オーム社)

化学の技術・論法を活かして生命現象を探る新しい分野“ケミカルバイオロジー”についてわかりやすく紹介。第1章では微生物からの、第2章では植物から、第3章は昆虫から、第4章は海洋生物が作る毒からの、薬作りを解説。第9章では、生化学の基礎知識とケミカルバイオロジーが学べる。

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『Newton』2015年8月号 「知られざる創薬の世界 夢のくすりを求めて」[Newton Special]

掛谷秀昭(監修)(ニュートンプレス社)

風邪薬に胃腸薬、痛み止めなど、体調が悪いときにお世話になる薬は、体の中をどのようにめぐり、どのように効果を示しているのだろうか。薬の基本から新薬開発の最前線までがわかる、雑誌『Newton』での特集。掛谷先生が監修。

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『新しい薬をどう創るか 創薬研究の最前線』

京都大学大学院薬学研究科(編集)(講談社ブルーバックス)

第一線の研究者たちが語る、DNA情報を活用したゲノム創薬、病巣だけを狙い打つドラッグデリバリーシステム、“21世紀のガマの油”抗菌ペプチドなど最先端研究をわかりやすく解説する。高校生に創薬研究の面白さを知って薬学部を志望してもらおうという目的で書かれた。

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『分子レベルで見た薬の働き 生命科学が解き明かす薬のメカニズム』

平山令明(講談社ブルーバックス)

インフルエンザ・ウイルスやHIVウイルスは、どのようにして病気を引き起こすのか。がんや生活習慣病、免疫反応や炎症反応はどのような生体分子がかかわっているのか。薬はそれらの病気をどのように治すのだろうか。近年、猛烈に進んだ生命科学・薬学の最新知識や新たな病気の解説を加えて、全編改訂した第2版。

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『薬のルーツ”生薬” 科学的だった薬草の効能』

関水康彰(技術評論社)

「薬のルーツ」をたどっていくと「植物」に行き着く。それは植物が持つ成分が人間の生理活性物質と同じ構造であるからという。著者は薬剤師、薬草研究家。植物が持つ、「毒」にも「薬」にもなる不思議な薬効や驚きの成分がわかる。

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『世紀の新薬発見 その光と影の物語 ストレプトマイシンの発見と救われた少女の命』インゲ・アウワーバッハー、アルバート・シャッツ(PHPパブリッシング)

「魔法の特効薬」ストレプトマイシンの発見で、ワックスマンはノーベル賞を受賞した。研究の実質的な発見者のアルバート・シャッツは共同発見者として認められるために裁判で争わなければならなかった。しかし委員会は、受賞理由はストレプトマイシン発見の功績だけでなく、発見につながった方法論や技術、および他の多くの抗生物質の発見を含めたものであるとして、この主張を退けた。シャッツ博士と、一方、もう一人の主要人物がいる。強制収容所での死をまぬがれ、しかし肺結核に冒された、少女インゲ・アウワーバッハーだ。波乱に満ちた二人の人生の物語。

※発行元に在庫なし

 『栄光なき天才たち』

伊藤智義(集英社コミック文庫)

全4巻の漫画。科学・スポーツなどの幅広くジャンルから、“天才たち”を丁寧に紹介する人物伝記。特に第4巻は、真のビタミンの発見者・鈴木梅太郎はじめ、北里柴三郎、山極勝三郎、野口英世、理化学研究所など科学者を収録。