ナノ結晶から水素結合を可視化~低分子医薬品の開発促進や品質向上に期待~

ad
ad

2019-08-07 京都大学

ユーリー・ホン 高等研究院物質–細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス)特定研究員(兼・理化学研究所客員研究員)、西山裕介 理化学研究所ユニットリーダー、山崎俊夫 同チームリーダー、米倉功治 同グループディレクター、日本電子株式会社らの研究グループは、100ナノメートル(nm、ナノは10億分の1)から1マイクロメートル(μm、マイクロは100万分の1)の大きさの微結晶を用いて、低分子有機化合物の水素原子の位置も含めた結晶構造を詳細に観測する手法を開発しました。
結晶構造解析法の単結晶X線回折では、10μm以上の単結晶が必要であり、製剤に含まれる低分子有効成分の微結晶(0.1から1μm程度)からは構造解析ができませんでした。
今回、本研究グループは、電子回折による全体構造解析と固体核磁気共鳴(固体NMR)による局所構造解析を、第一原理量子化学計算を用いて統合することで、0.1から1μmの微結晶から精密な構造解析ができる手法を開発しました。この手法では、一般の製剤に見られるような混ざり物があっても解析ができ、これまで構造が未知であった医薬品シメチジン(結晶形B)の構造解析にも成功しました。
本研究成果は、生活習慣病や花粉症などの低分子医薬品の開発促進や品質向上に貢献することが期待されます。
本研究成果は、2019年8月6日に、国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

図:シメチジン結晶形Bの微結晶(左:赤丸内)から原子レベルの構造を解明

 

書誌情報

【DOI】 https://doi.org/10.1038/s41467-019-11469-2

【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/243258

Candelaria Guzmán-Afonso, You-lee Hong, Henri Colaux, Hirofumi Iijima, Akihiro Saitow, Takuma Fukumura, Yoshitaka Aoyama, Souhei Motoki, Tetsuo Oikawa, Toshio Yamazaki, Koji Yonekura & Yusuke Nishiyama (2019). Understanding hydrogen-bonding structures of molecular crystals via electron and NMR nanocrystallography. Nature Communications, 10:3537.

詳しい研究内容について

ナノ結晶から水素結合を可視化
-低分子医薬品の開発促進や品質向上に期待-

理化学研究所(理研)科技ハブ産連本部バトンゾーン研究推進プログラム理研 -JEOL 連携センター[1]ナノ結晶解析連携ユニットの西山裕介ユニットリーダー (放射光科学研究センター NMR 応用・利用グループ 副グループディレクター、 株式会社 JEOL RESONANCE 技術部エキスパート)、放射光科学研究センター次 世代 NMR 装置開発チームの山崎俊夫チームリーダー、生体機構研究グループの 米倉功治グループディレクター、京都大学 iCeMS、日本電子株式会社らの共同研 究グループ※は、100 ナノメートル(nm、1nm は 10 億分の 1 メートル)~1 マ イクロメートル(μm、1μm は 100 万分の 1 メートル)の大きさの微結晶を用 いて、低分子有機化合物の水素原子の位置も含めた結晶構造を詳細に観測する 手法を開発しました。
本研究成果は、生活習慣病や花粉症などの低分子医薬品の開発促進や品質向 上に貢献すると期待できます。
結晶構造解析法の単結晶 X 線回折[2]では、10μm 以上の単結晶が必要であり、 製剤に含まれる低分子有効成分の微結晶(0.1~1μm 程度)からは構造解析がで きませんでした。
今回、共同研究グループは、電子回折[3]による全体構造解析と固体核磁気共鳴 (固体 NMR)[4]による局所構造解析を、第一原理量子化学計算[5]を用いて統合す ることで、0.1~1μm の微結晶から精密な構造解析ができる手法を開発しまし た。この手法では、一般の製剤に見られるような混ざり物があっても解析ができ、 これまで構造が未知であった医薬品シメチジン[6](結晶形 B)の構造解析にも成 功しました。
本研究は、英国のオンライン科学雑誌『Nature Communications』(8 月 6 日付 け:日本時間 8 月 6 日)に掲載されました。

タイトルとURLをコピーしました