テキサス州サンアントニオ大学（University of Texas at San Antonio、UTSA）のバレリー・スポンセル博士（Valerie Sponsel）の生物学研究室には、アルテミシア・アンニュア（Sweet Annie）というヨモギ属の越年草が整然と並べられています。この植物は、医薬成分を持つことで知られています。スポンセル博士の研究室のちょうど上の階には、フランシス・ヨシモト博士（Francis Yoshimoto）の化学研究室があり、彼はこの植物の葉から医薬成分を抽出しています。近いうちに、彼らはUTSAのアニー・リン博士（Annie Lin）と合流し、抽出された成分を癌細胞に試験する予定です。研究の焦点は、この植物に含まれるArteannuin Bという成分が、癌細胞や新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）に引き起こされるCOVID-19との関係を解明することだと言います。
「処方薬の約50%は、植物、菌類、またはバクテリアから由来しています。これらの薬の半分は植物由来です。この事実を考慮すると、世界に存在するすべての薬がどれだけ驚異的かがわかります」とスポンセル博士は語る。「様々な植物が異なる医薬成分を生産します。特に癌に関しては、過去半世紀で初めて発見された多くの成分が存在します。すべての癌を治療する単一の成分は存在しないため、研究が続けられています。」
アルテミシア・アンニュアは、2,000年以上も前から伝統的な中国医学で使用されてきました。この植物は、マラリアの治療に使用されるエンドペルオキシドを含むアルテミシニンを生産します。その葉の抽出物は、他のさまざまな疾患、特に癌やCOVID-19の治療にも使用されています。現在、この植物を使用したコーヒーが癌関連の臨床試験の対象となっており、アフリカではCOVID-19対策としてこの植物の抽出物をティーに混ぜて使用されています。
しかし、これまでの研究では、この植物の成分が具体的にどのように作用するのかを明確に理解することができなかった。スポンセル博士、ヨシモト博士、リン博士の3人は、生化学、化学、生物学の間にまたがる研究を通じて、これらの分子のメカニズムを初めて示しました。
リン博士は「私たちは、アルテミシア・アンニュアの医薬成分の作用機構を研究する初期段階にあります。治療を最適に行うための最良の方法を決定するためです」と述べます。「私たちは、治療をより具体的に行うことができます。薬の濃度を低くして、治療が必要な部位を直接的に狙えるようになります。現在、治療が必要な部位を具体的に狙うための、さまざまな濃度に成分をカプセル化する方法を検討しています。」
この研究は、カリフォルニア大学サンフランシスコ校（University of California San Francisco、UCSF）脳腫瘍センターのディレクターであるミッチェル・S・バーガー医師（Mitchel S. Berger）との協力の下で行われ、最近、Journal of Natural Productsで公開されました。論文のタイトルは「Inhibition of Cysteine Proteases via Thiol-Michael Addition Explains the Anti-SARS-CoV-2 and Bioactive Properties of Arteannuin B（システインプロテアーゼへのチオール-マイケル付加による阻害が、Arteannuin Bの新型コロナウイルス抑制効果および生物活性の性質を説明する）」というものです。バーガー医師はUCSF脳腫瘍組織銀行から初級グリオブラストーマ細胞のリソースを提供しました。
「私たちは、メタノールを溶媒として成分を抽出しました。それが、生物学的システムでのこの作用機構を思いつくきっかけになった」とヨシモト博士は説明します。
ヨシモト博士の研究室の博士課程の学生であるカイトリン・ヴァレラ（Kaitlyn Varela）は、NMR分光法や液体クロマトグラフィー-質量分析法を使用して、アルテミシア・アンニュアの葉の抽出物を分画し、特性を評価しました。
研究者らは、分画物の細胞毒性活性（物質が細胞にどれだけ有毒であるか）を、悪性の形態を持つ脳腫瘍であるグリオブラストーマ（GBM）細胞に対して試験しました。その後、分画物を精製して、癌細胞に対してその成分を一つずつ試験しました。このプロセスを通じて、arteannuin Bは一貫してGBM癌細胞に対して細胞毒性活性を示していました。研究者たちは、この成分が癌細胞で過剰に発現しているシステインプロテアーゼ（タンパク質分解酵素）を阻害する可能性があると考えています。
「次に、私たちは化学的にarteannuin Bを還元し、リン博士が同じ濃度の還元されたarteannuin BがGBMに対して非活性であることを示しました。この結果から、arteannuin Bが生物活性の性質を持つ方法を知ることができました」とヨシモト博士は言います。「結果をさらに発展させるために、カイトリンは、arteannuin BがSARS-CoV-2の主要プロテアーゼとカスパーゼ8の活動を妨げることを示しました。これらの酵素は両方ともシステインプロテアーゼです。」
ヨシモト博士はさらに、「この作用機構がどのように機能するのかを知ることで、人々により効果的に薬を投与することができます。私たちの体はそれぞれ異なっています。例えば、癌は特定の遺伝子を過剰に発現させることがあります。その遺伝子が何であるかを知っていれば、そのタンパク質の活動を薬でブロックして狙うことができます。具体的な例として、タモキシフェンは、体内の主要酵素であるcytochrome P450 2D6によってその活性形態であるエンドキシフェンに代謝されます。エンドキシフェンは、エストロゲン依存性の乳癌が過剰に発現し、成長に必要とするエストロゲン受容体の活動をブロックします。しかし、一部の人々はP450 2D6の活性が低い形態を持っているため、タモキシフェンは彼らのエストロゲン依存性の癌の治療には効果がありません。薬の作用機構を理解することは非常に強力であり、薬をより効果的に投与することができます」と語っています。
