論文内容の要旨および審査結果

まつお
ゆきこ
氏名（本籍）
学位の種類
松尾侑希子（長崎県）
博士（薬学）
学位記番号
論博第 332号
学位授与の日付
平成 26 年 3 月 20 日
学位授与の要件
学位規則第 4 条第 2 項該当
学位論文題目
高等植物を由来とする腫瘍細胞毒性成分の探索研究
論文審査委員
（主査）
教授
三巻
祥浩
教授
竹谷
孝一
教授
横松
力
教授
平野
俊彦
論文内容の要旨
申請者は天然からの新規抗腫瘍活性成分の探索を目的に，抽出エキスに腫瘍細胞毒
性が認められたビャクダン科 Santalum album 心材，メギ科 Caulophyllum thalictroides
地下部，ユリ科 Fritillaria meleagris 鱗茎および Bessera elegans 鱗茎の成分探索を行っ
た．その結果，新規化合物 38 種を含む 80 種の化合物を単離し，それらの構造を明ら
かにするとともに，腫瘍細胞（ HL-60 白血病細胞，A549 肺がん細胞など）と TIG-3 線
維芽細胞に対する細胞毒性を評価し，腫瘍選択性，構造活性相関，アポトーシス誘導
活性，PPAR-γ リガンド活性天然物であるマグノロールとの併用効果などを検討した．
【第 1 章】ビャクダン科 Santalum album心材の化学成分
1, 2)
S. albumの心材 (1.0 kg) を MeOHにて抽出し，減圧下濃縮した．得られた MeOH抽出
エキスは HL-60 細胞に対して細胞毒性を示した (IC 5 0 2.1 µg/mL)．このエキスを Diaion
HP-20 カラムに付し， 30% MeOH， 50% MeOH， MeOH， EtOH， EtOAcと順次極性を下
げながら溶出させた．このうち細胞毒性を示した画分の成分探索を行い，4 種の新規
α-santalane型セスキテルペン (1-4)，8 種の新規 β-santalane型セスキテルペン (8-15)，
1 種の新規リグナン (20) を含む 24 種の化合物 (1-24) を単離した．単離した化合物
の構造を各種スペクトルデータの解析，化学変換，新 Mosher法などの適用により，以
下のように決定した．化合物 5 と 16 は本植物の特異な香気成分として知られており，
今回その誘導体である新規の微量成分を多数同定した．
OH
OH
OH
OH
R
R
OH
OH
CHO
OCH3
OH
OH
OHC
1
2
3 R = CH2OH
7 R = CH3
OH
OH
OH
HO
OCH3
H3CO
H3CO
OH
OH
OH
15
11 R = CH2OH
12 R = CHO
OH OH
H
H
OCH3
O
18
OCH3
OH
OH
23
R
HO
24
OCH3
OH
H
OH
OH
14
OH
16 R = CH3
17 R = CH2OH
OH
13
OH
OH
HO
O
OH
R
22
HO
OH
H
OH
OH
20 (7R,8R) R = OH
21 (7S,8S) R = OCH3
10
9
8
OCH3
OH
OH
OH
OH
OH
R
O 8
OH
OH
OH
O 7
4 R = COOH
5 R = CH3
6 R = CH2OH
OCH3
OH
OCH3
O
19
【第 2 章】メギ科 Caulophyllum thalictroides地下部の化学成分
3)
C. thalictroides の地下部を MeOH にて抽出した．得られた MeOH 抽出エキス (IC 5 0
12.1 µg/mL) を S. albumと同様の方法により分離，精製し， 4 種の新規トリテルペン配
糖体 (30, 32-34) を含む 22 種の化合物 (25-46) を単離した．
OH
O
H
H
R1O
25
26
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
COOR4
R2
R1O
R2
Ara
Ara
Glc-(1 2)-Ara
Ara
Ara
Ara
Ara
Glc-(1 2)-Ara
Glc-(1 2)-Ara
Ara
Glc-(1 2)-Ara
Ara
H
OH
OH
OH
OH
H
H
H
H
OH
OH
OH
R3
O
R4
H
CHO
H
CHO
H
CH2OH
Glc
CH2OH
CH2OH Glc-(1 6)-Glc
H
CH3
H
CH2OH
H
CH3
H
CH2OH
H
CH3
H
CH3
H
CH2OH
H
H
R2
H
H
R3
R1
O
AraO
H
OH
R1
27 Glc-(1 2)-Ara
28
Ara
R2
H
COOH
OH
H
COOH
H
RO
OH
H
2)-Ara
30 R = Glc-(1
29
H
OH
O
H
H
O
H
RO
R1
R2
R4
R3
42
H CH2OH
Ara
43
OH CH2OH
Ara
44 Glc-(1 2)-Ara H
CH3
45 Glc-(1 2)-Ara H CH2OH
46
H CH2OH
H
Rha-(1
Rha-(1
Rha-(1
Rha-(1
Rha-(1
【第 3 章】ユリ科 Fritillaria meleagris鱗茎の化学成分
4)-Glc-(1
4)-Glc-(1
4)-Glc-(1
4)-Glc-(1
4)-Glc-(1
31
6)-Glc
6)-Glc
6)-Glc
6)-Glc
6)-Glc
H
R = Glc-(1
2)-Ara
4)
F. meleagris の鱗茎を MeOH にて抽出した．得られた MeOH 抽出エキス (IC 5 0 13.5
µg/mL) を S. albumと同様の方法により分離，精製し， 10 種の新規ステロイド配糖体
(47-56) を含む 18 種の化合物 (47-64) を単離した．化合物 47 は，C-22 位の立体配置
が 22S (22β) のスピロソラノール型ステロイドアルカロイド (tomatidenol) をアグリ
コンとする配糖体である．Tomatidenolの配糖体はナス科植物から多く単離されている
が，今回のようにユリ科植物から得られることは稀である．
O
R2
R3
H
H
R3
R2
O
H
H
R4
R1O
R3
H(β) H,H
5(6) - ene
5(6) - ene
5(6) - ene
5(6) - ene
H(α) O
S2
S3
S1
S2
S2
S1
O
H
H
H
H
R3
R2
R1
48
49
59
60
61
62
47 S2 CH2 NH
57 S1 NH CH2
58 S1 CH2 NH
R4
H
H
R1O
R1O
R1 R2
R3 R4
R5
O
H
H
H
H
O-Glc
H
OH
O
H
O-Glc
H
R5
R4
R2
R5
H
H
H
OH
H
OH
H
OH
H OMe
H
H
50
52
53
54
64
51
R2 R3 R4
H
H,H H
5(6) - ene OH
5(6) - ene H
5(6) - ene OH
5(6) - ene OH
S1 =
Glc
55
55a
56
63
4
Glc Glc
S2 =
2
2
Rha
Rha
【第 4 章】ユリ科 Bessera elegans鱗茎の化学成分
R1O
S3 =
H
S4 =
Xyl
Xyl
R2
H O
H
R3
R1
S2
S2
S4
S4
S1
H
H
H
S2O
H
H
R1 R2 R3
R4
R5
S5 H
O
H
OGlc
H H
O
H
OH
H OH OH H(β),OGlc H
c
O
Gl
H
H
OGlc
4
Glc
S5 = Glc
2
2
6
Glc
Rha
Rha
5)
B. elegans の鱗茎を MeOH にて抽出した．得られた MeOH 抽出エキス (IC 5 0 20.2
µg/mL) を S. album と同様の方法により分離，精製し， 9 種の新規ステロイド配糖体
(65-73) と 2 種の新規フラボノイド (79-80) を含む 16 種の化合物 (65-80) を単離し
た．
H
R2O
65
66
67
68
69
74
75
R1
OH
OH
OH
OH
H
H
OH
H
O
H
R2
S3
S3
S2
S2
S1
S1
S2
H
R1
R3
H
R2O
H
R3
R4
H
Me
Me
OH
Me
OH
OH CH2OH
H
Me
H
Me
H
Me
R5
H,H
H,H
H,H
H,H
O
H,H
H,H
OMe
O
H
O
H
R1
HO
OH
R4
R5
OH
O-Glc
O-Glc
O
H
O
H
R1
R3
H
70
71
76
77
78
H
R1 R2 R3
OH S3 H
OH S2 OH
OH H H
H S2 H
OH S2 H
H
R2O
H
R1 R2
72 OH S2
73 H S1
H
OH
H
O
79
H
HO
HO HO
S1 =
O HO
O
O
OH
S2 =
OH
O
HO
O
OH
80
HO
O
O
OH
OH
O
HO HO
HO
OH
O
OH
O
HO
O
OH
OMe
O
HO
O HO
O
HO
O
HO
O
HO
HO HO
O
O
OH
HO
HO
OH
HO
S3 =
HO
O HO
O
O
OH
O
HO
O
OH
O
HO
OH
O
HO
OH
【第 5 章】単離された化合物および一部誘導体の腫瘍細胞毒性
OH
1 -5 )
4 種の植物より単離された化合物と一部誘導体について，腫瘍細胞（ HL-60 細胞，
A549 細胞など）と TIG-3 正常細胞に対する細胞毒性を MTT 法により評価した．その
結果， 22 種の化合物が腫瘍細胞選択的に細胞毒性を示し (Tables 1, 2)，構造活性相関
に関する知見が得られた．
α-Santalane 型セスキテルペンのなかでは，1 が HL-60 細胞に対してシスプラチンに
匹敵する細胞毒性を示し， 5， 6， 7 が中程度の活性を示した．側鎖の二重結合を還元
すると (3b，6b，7b) 活性が消失したことから，α-santalane 骨格の側鎖の二重結合が
細胞毒性の発現に必須であることが示された．化合物 1，5，6，7 でそれぞれ 24 時間
処理した HL-60 細胞には，アポトーシスに特徴的な形態的変化と DNA の断片化，
caspase-3 の活性化が認められた． β-Santalane 型セスキテルペン 16 は本植物の主たる
香気成分であり，既存の抗がん剤が効きにくい接着細胞 (A549 細胞， HSC-2 細胞，
OH
HSC-4 細胞 ) に対しても細胞毒性を示した．リグナン類のなかでは，側鎖にアルデヒ
ド基を有する 20， 21 が HL-60 細胞と A549 細胞に対してアポトーシスを誘導した．
Table 1. Cytotoxic activities of 1-24, etoposide, and cisplatin against HL-60 leukemia cells and TIG-3 normal cells
1
2
3
IC50 (µM)a
Compd
HL-60
TIG-3
2.20 ± 0.23 >40
6
>40
>40
6a
>40
>40
6b
3b
4
5
>40
>40
13.8 ± 0.97
>40
>40
>40
5a
5b
>40
>40
>40
>40
Compd
a
7
7a
7b
IC50 (µM)
Compd
HL-60
TIG-3
11.1 ± 0.19
>40
8
0.70 ± 0.08 4.0 ± 0.03
9
>40
>40
10
21.3 ± 0.51
>40
11
>40
>40
12
13
>40
>40
IC50 (µM)
Compd
HL-60
TIG-3
19.7 ± 0.23
>40
14
>40
>40
15
13.0 ± 0.68 11.5 ± 2.06
16
19.9 ± 0.67 13.5 ± 0.49
17
2.10 ± 0.03
>40
12.1 ± 2.15
>40
18
19
IC50 (µM)
HL-60
TIG-3
>40
>40
36.0 ± 2.20
>40
9.90 ± 0.52
>40
11.9 ± 0.41
>40
10.4 ± 0.42
20.3 ± 0.51
38.5 ± 0.55
>40
Compd
20
21
22
23
IC50 (µM)
HL-60
TIG-3
1.50 ± 0.02
>40
4.30 ± 0.13
>40
>40
>40
>40
>40
24
etoposide
>40
0.48 ± 0.03
>40
14.5 ± 1.00
cisplatin
1.76 ± 0.05
2.62 ± 0.18
Date are represented the mean value ± S.E.M. of three experiments performed in triplicate.
トリテルペン配糖体のなかでは，モノデスモシドである 25 と 35 が腫瘍細胞選択的
に細胞毒性を示した．
ステロイド配糖体のなかでは， 47 と 58 が HL-60 細胞に対して， 57 が A549 細胞に
対して腫瘍選択的な細胞毒性を示した．この選択性はスピロ環部 (22 位 ) の立体配置
が関与していると考えられる．コレスタン型ステロイド誘導体 55aで処理した HL-60
細胞は，アポトーシスに特徴的な形態的変化と caspase-3 の活性化を示し， G2/M期の
細胞の蓄積とともに sub-G 1 ピークの上昇を認めた．したがって， 55aは G2/M期で細胞
周期を停止させ，アポトーシスを誘導することが示された．プソイドフロスタノール
型ステロイド配糖体 73 は時間依存的にアポトーシスを誘導し，A549 細胞に対しては
G0/G1 期において細胞周期を停止させ，アポトーシスを誘導した．プソイドフロスタ
ノール型ステロイド配糖体類は一般に細胞毒性を示さないため，73 が腫瘍選択的に細
胞毒性を示したことは興味深い新知見である．
Table 2. Cytotoxic activities of 25-80, etoposide, and cisplatin against HL-60 cells, A549 cells and TIG-3 normal cells
a
Compd
Compd
IC50 (µM)
HL-60
TIG-3
>10
>10
Compd
IC50 (µM)
A549
> 10
47
HL-60
5.00 ± 0.16
26
>10
>10
37
>10
>10
48
5.74 ± 0.10
> 10
27
>10
>10
38
>10
>10
49
> 10
> 10
28
>10
>10
39
>10
>10
50
3.77 ± 0.25
6.83 ± 0.25
29
>10
>10
40
>10
>10
51
> 10
7.57 ± 0.24
30
31
32
33
34
35
>10
>10
>10
>10
>10
6.25 ± 0.36
>10
>10
>10
>10
>10
>10
IC50 (µM)
41
42
43
44
45
46
>10
>10
>10
>10
>10
>10
>10
>10
>10
>10
>10
>10
> 10
> 10
> 10
> 10
7.78 ± 0.09
> 10
4.45 ± 0.05
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
1.0
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
65
HL-60
5.41 ± 0.24
A549
4.08 ± 0.14
TIG-3
1.82 ± 0.01
66
> 10
> 10
> 10
72
67
> 10
> 10
> 10
73
3.75 ± 0.11 1.64 ± 0.09
25
Compd
a
IC50 (µM)
HL-60
TIG-3
8.02 ± 0.23
>10
36
Compd
71
52
53
54
55
55a
56
IC50 (µM)
HL-60
> 10
A549
> 10
TIG-3
> 10
> 10
> 10
Compd
TIG-3
Compd
1.0b
57
1.0
> 10
b
58
4.42 ± 0.92
> 10
> 10
59
6.10 ± 0.04
6.53 ± 0.22
1.0
b
1.0
> 10
60
6.77 ± 0.05
4.44 ± 0.09
1.0
61
4.68 ± 0.09
5.19 ± 0.02
b
62
63
64
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
> 10
1.0b
> 10
> 10
> 10
77
A549
0.50 ± 0.01
2.02 ± 0.01
78
4.24 ± 0.04
1.29 ± 0.02
> 10
> 10
79
0.43 ± 0.02
1.99 ± 0.06
4.57 ± 0.19
TIG-3
> 10
68
> 10
> 10
> 10
74
3.09 ± 0.13 1.10 ± 0.01
1.12 ± 0.01
80
> 10
> 10
> 10
69
8.05 ± 0.28
3.55 ± 0.07
1.74 ± 0.01
75
4.12 ± 0.20 1.53 ± 0.04
> 10
etoposide
0.32 ± 0.01
4.07 ± 0.23
11.2 ± 1.37
70
6.22 ± 0.04
3.80 ± 0.07
> 10
76
cisplatin
1.23 ± 0.03
2.30 ± 0.04
2.01 ± 0.32
> 10
> 10
> 10
b
b
b
IC50 (µM)
HL-60
6.14 ± 0.14
Date are represented the mean value ± S.E.M. of three experiments performed in triplicate.
IC50 (µM)
A549
TIG-3
7.93 ± 0.16 > 10
HL-60
> 10
IC50 values are less than 1.0 µM.
近年，種々のがん細胞においてペルオキシソーム増殖剤応答性受容体 (PPAR)-γ が
高発現し， PPAR-γ リガンドの抗腫瘍活性や抗がん剤の増強作用が注目されている．
そこで，天然物由来の PPAR-γ リガンドであるマグノロールと，腫瘍細胞選択的に毒
性を示したセスキテルペン類 (1，5，6，16，17) およびリグナン類 (20，21) との併
用効果を検討した．その結果，セスキテルペン類およびリグナン類はマグノロールと
の併用により濃度依存的に HL-60 細胞に対する毒性が増強し，アポトーシスに特徴的
な形態的変化が認められた．化合物 1 の細胞毒性はマグノロール (1 µg/mL) との併用
により 100 倍以上増強され，0.01 µg/mL の濃度で HL-60 細胞に対してアポトーシスを
誘導した． In vivo 試験においても，マグノロールのような天然物由来 PPAR-γ リガン
ドの併用による腫瘍細胞毒性成分の投与量の大幅な減量が可能であれば，天然由来成
分を用いたがん治療の臨床応用への展開が期待できる．
【研究結果の掲載誌】
1) Phytochemistry, 77, 304-311 (2012); 2) Chem. Pharm. Bull., 58, 587-590 (2010); 3) J.
Nat. Prod., 72, 1155-1160 (2009); 4) Steroids, 78, 670-682 (2013); 5) Phytochemistry, 96,
244-256 (2013)
論文審査の結果の要旨
松尾侑希子氏の博士学位論文は，天然からの新規抗腫瘍活性成分の探索を目的に，
ビャクダン科 Santalum album 心材，メギ科 Caulophyllum thalictroides 地下部，ユリ科
Fritillaria meleagris 鱗茎，ユリ科 Bessera elegans 鱗茎の成分分離を行い，単離された
化合物の化学構造と，それらの HL-60 白血病細胞や A549 肺がん細胞に対する腫瘍細
胞毒性について述べたものである．本論文は 5 章からなる．
第 1 章では， S. album 心材より得られた 4 種の新規 α-santalane 型セスキテルペン，
8 種の新規 β-santalane 型セスキテルペン，1 種の新規リグナンを含む 24 種の化合物の
構造について述べた．本植物の主たる香気成分に加えて，側鎖部が多様な構造の新規
santalane 型セスキテルペンを単離し，二次元 NMR を含む各種スペクトルデータの解
析，化学変換，新 Mosher 法の適用などによりそれらの構造を明らかにした．
第 2 章では， C. thalictroides 地下部より得られた 4 種の新規トリテルペン配糖体を
含む 22 種の化合物の構造について述べた．メギ科植物は一般にアルカロイドを含有す
ることが知られているが，本研究により C. thalictroidesがトリテルペン配糖体を約 0.14
% の含有率で含むことが明らかとなった．また，多数の oleanane型トリテルペン配糖
体とともに，天然からの報告例が少ない 2 種の taraxastane型トリテルペン配糖体を単
離した．
第 3 章では，F. meleagris 鱗茎より得られた 3 種のスピロソラノール型ステロイドア
ルカロイド配糖体，6 種のスピロスタノール型ステロイド配糖体，6 種のフロスタノー
ル型ステロイド配糖体，3 種のコレスタン型ステロイド配糖体の構造について述べた．
これらのうち 10 種は新規化合物である．本植物より，ユリ科からはじめてとなる C-22
位の立体配置が 22S (22β) のスピロソラノール型ステロイドアルカロイドの配糖体を
単離した．
第 4 章では， B. elegans 鱗茎より得られた 7 種のスピロスタノール型ステロイド配
糖体，7 種のフロスタノール型ステロイド配糖体，2 種のホモイソフラボノイドの構造
について述べた．これらのうち 11 種は新規化合物である．本植物より，天然からの報
告例が少ない scillascillin 型ホモイソフラボノイドを単離した．
第 3 章と第 4 章で述べたように，ユリ科の園芸植物 F. meleagris と B. elegans から新
規性のある天然物が多数単離されたことは，伝承的背景のない園芸植物も新しい医薬
品資源として期待できることを支持するものと言える．
第 5 章では，4 種の植物より単離された化合物ならびに一部誘導体の腫瘍細胞毒性
について述べた．その結果，腫瘍細胞選択的にアポトーシスを誘導し，新規抗がん剤
のシード化合物として期待できる α-santalane 型セスキテルペンやネオリグナンを見
出した．またステロイド配糖体のなかには， A549 肺がん細胞に対して G0/G1 期で細
胞周期を停止させ、時間依存的にアポトーシスを誘導するものや，caspase の活性化を
ともなわずにアポトーシス様細胞死を誘導するものがあった．腫瘍細胞選択的に毒性
を示したセスキテルペン類とリグナン類は，天然物由来の PPAR-γ リガンドであるマ
グノロールと併用することにより，それらの HL-60 細胞に対する細胞毒性が大きく増
強することを見出した．本研究成果は，抗がん剤とマグノロールのような天然由来成
分の併用による新しいがん治療の端緒となるものと評価できる．
以上，本論文は創薬を志向した生物活性天然物化学分野の研究として価値ある新規
知見を十分に含んでおり，博士（薬学）学位論文として適格であることを認める．

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