スポットライトリサーチ

モノクローナル抗体(均一な化学構造を有する抗体) と遷移金属錯体の複合体からなる人工金属酵素による不斉触媒反応に関する研究です。

ビナフチル化合物 (BN) の軸不斉を認識するモノクローナル抗体と1,1’-ビ-イソキノリンを配位子とする銅錯体 (BIQ-Cu) を複合化しました (図1 (a))。この超分子錯体はエナンチオ選択的にフリーデル・クラフツ反応を触媒しました (図1 (b))。BIQ-Cu を用いてこの反応を行うと、エナンチオ選択性は見られませんでした。抗BN抗体が形成する反応場が BIQ-Cu にキラル構造を誘起し、これによって触媒反応のエナンチオ選択性が制御されたと考えられます。

本研究はモノクローナル抗体を用いた人工金属酵素による炭素-炭素結合形成反応の初の例です。また、モノクローナル抗体を用いることにより、従来はキラル構造の不安定さのために困難だったBIQ型金属錯体の不斉触媒としての活用にも初めて成功しました。

どのようなところにキラル認識抗体の付加価値を求めるかという点について一貫して考え続けてきました。

抗体は原理的にはどのような化合物に対しても作製することが可能であり、研究者のアイデア次第で様々な超分子錯体および機能を追求することが可能です。この自由度が私の取り組んできた研究の醍醐味であり、同時に難しさでもあると思います。

もしキラル認識抗体をキラル触媒と複合化したらどのような価値を追求できるだろうかということを出発点に考え続け、最終的に私は次の2点を中心に研究を組み立てました。

1. 抗体が金属錯体にキラル構造を誘起し、このことがエナンチオ選択的な触媒反応を可能にするという点。
2. 抗体と結合することによって、従来はあまり注目されてこなかった金属錯体の活用が可能になるという点。

金属錯体の設計に苦労しました。抗体と金属錯体の超分子錯体の機能を追求する場合、金属錯体の水溶性と金属錯体が抗体と強く結合することの2点が一般に要請されます。

上記2点を満たすために、BINAP系の構造を始め、種々の構造を検討しました。この過程で構造式や合成スキームは複雑になっていきました。ある時、1年前の自分の学振の申請書に書かれたシンプルな構造式を見て、既知化合物である BIQ に行きつきました。この化合物は1段階で合成することが可能であり、ビピリジン誘導体と見れば金属錯体の合成や触媒反応系の設定について非常に多くの先行研究を活用することも可能です。この構造に行き着いてからはまるで動く歩道を走っているような感覚で研究が進展しました。複雑化しがちな思考を逆行することも、ときには必要だと学びました。

今回の研究において、主に生命科学において利用されてきた抗体と、生体には存在しない触媒を組み合わせることで、抗体を化学の領域で活用することが可能になりました。これにより抗体単独でも金属錯体単独でもなしえない不斉触媒反応を実現しました。生体系と合成系の融合することにより、新たな機能を実現できました。この経験をもとに、異なる分野や物質を融合することで新たな価値を創造していきたいです。基本的なことですが、科学的な価値を追求することに注力していきたいです。

私が原田明先生の研究室に配属された時、自分以外はほぼ全員シクロデキストリンを用いた研究をしていました。抗体を用いる研究テーマが自分だけの特別なものであると愛着を感じたことが、博士課程に進学してさらに研究を続けようと思った重要な動機でした (正確には1990年頃からの歴史ある研究なのですが)。読者の皆さんにも自分の研究テーマに愛着を感じ、情熱を注いでほしいと思います。山口浩靖先生からは研究のいいときと苦しいときを共有する過程で、研究の楽しさとともに難しさも教わりました。研究者としての今 (とこれから) の私があるのは、尊敬する2人の先生のご指導のおかげです。この場を借りて御礼申し上げます。

1. Adachi, T.; Odaka, T.; Harada, A.; Yamaguchi, H. ChemistrySelect. 2017, 2, 2622. DOI: 10.1002/slct.201700231
2. Odaka, T.; Adachi, T.; Harada, A.; Yamaguchi, H. Chem. Lett. 2017, 46, 1173. DOI: 10.1246/cl.170296
3. Adachi, T.; Harada, A.; Yamaguchi, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2019, 92, 1462. DOI: 10.1246/bcsj.20190135
4. Adachi, T.; Harada, A.; Yamaguchi, H. Sci. Rep. 2019, 9, 13551. DOI: 10.1038/s41598-019-49844-0
5. Harada, A.; Okamoto, K.; Kamachi, M.; Honda, T.; Miwatani, T. Chem. Lett. 1990, 19, 917. DOI: 10.1246/cl.1990.917