エイズに関連する日和見原虫感染症に対する新規創薬に関する研究

文献情報

文献番号
200614085A
報告書区分
総括
研究課題名
エイズに関連する日和見原虫感染症に対する新規創薬に関する研究
課題番号
H16-創薬-103
研究年度
平成18(2006)年度
研究代表者(所属機関)
野崎 智義(群馬大学)
研究分担者(所属機関)
  • 中野 由美子(国立感染症研究所)
  • 山本 雅一(アリジェン株式会社)
  • 北 潔(東京大学)
  • 浅井 隆志(慶応大学)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 政策創薬総合研究
研究開始年度
平成16(2004)年度
研究終了予定年度
平成18(2006)年度
研究費
18,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
クリプトスポリジア症・トキソプラズマ症・赤痢アメーバ症などエイズに伴う原虫性感染症に対する新規化学療法剤の創生を目的として、特異的代謝経路を標的とした多角的な創薬研究を行った。
研究方法
抗トキソプラズマ薬であるフェニルチオインドール・ナフタレンチオインドール、ならびに新規ピリジン化合物は昨年と同様の方法で合成された。抗赤痢アメーバ薬剤として第3-4世代トリフルオロメチオニン(TFM)誘導体を合成した。アスコフラノン(AF)誘導体は昨年度と同様の方法により合成された。クリプトスポリジウム末端酸化酵素(CpAOX)や赤痢アメーバメチオニンガンマリアーゼ(MGL1・MGL2)の発現、インビトロ阻害実験は昨年までと同様の方法で行った。トキソプラズマ・赤痢アメーバのインビボ薬剤の評価はマウス・ハムスターを用いて行った。赤痢アメーバMGLのX線構造解析はMGL2の組換えタンパク質を用いて蒸気拡散法により作製した結晶をSPring8のビームラインを用いて回折格子を得た。AF誘導体・TFM誘導体の構造活性相関は常法により用いて行われた。
結果と考察
赤痢アメーバMGLの4量体構造と反応機構が解明された。TFM誘導体のうちアミド誘導体、更にアミドのフェニル・ベンジル誘導体、更にベンゼン環にハロゲンやメトキシ置換誘導体で優れた薬効が得られた。これらのTFM誘導体はいずれもアメーバ肝膿瘍モデルにおいて優れた治療効果を示した。NTPase阻害剤の投与によりトキソプラズマ症亜急性・慢性のモデルにおいて脳内シストの減少を示した。今後投与経路、容量、DDS構築などによって薬効を向上させることが必要となる。AFの誘導体によるCpAOX阻害により、AFのフラノン環・リンカー部分の二重結合は不要なこと、ベンゼン環のメチル基とクロル基は活性に必須なことが明らかとなった。クリプトスポリジウムに有効な誘導体を少ない合成ステップで安価に合成することが可能となった。更に今後の機能解析に有用な研究基盤が整備された。
結論
最終年度の研究成果により、エイズに伴う日和見原虫症に対する創薬は、新規化合物の合成、標的酵素の構造の解明、作用機序の理解など様々な方向から有機的に繋がり合い、充分な成果を収めた。今後は物性・安全性試験などに代表される非臨床試験を導入し、アスコフラノン、トリフルオロメチオニン誘導体を抗赤痢アメーバ薬剤として確立したい。

公開日・更新日

公開日
2007-04-03
更新日
-

研究報告書(紙媒体)

公開日・更新日

公開日
2010-09-08
更新日
-

文献情報

文献番号
200614085B
報告書区分
総合
研究課題名
エイズに関連する日和見原虫感染症に対する新規創薬に関する研究
課題番号
H16-創薬-103
研究年度
平成18(2006)年度
研究代表者(所属機関)
野崎 智義(群馬大学)
研究分担者(所属機関)
  • 中野 由美子(国立感染症研究所 寄生動物部)
  • 山本 雅一(アリジェン株式会社)
  • 北 潔(東京大学 大学院医学系研究科)
  • 浅井 隆志(慶応義塾大学 医学部)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 政策創薬総合研究
研究開始年度
平成16(2004)年度
研究終了予定年度
平成18(2006)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
エイズに伴う重要な原虫性感染症であるクリプトスポリジア症・トキソプラズマ症・赤痢アメーバ症に対する新規化学療法剤の創生を目的として、特異的代謝経路を標的とした統合的な創薬研究を行った。
研究方法
抗クリプトスポリジウム薬剤として>100種類のアスコフラノン(AF)誘導体を合成した。抗トキソプラズマ薬剤としてフェニルチオインドール・ナフタレンチオインドールを合成した。抗赤痢アメーバ薬剤として>20種類のトリフルオロメチオニン(TFM)誘導体を合成した。クリプトスポリジウム末端酸化酵素(AOX)、トキソプラズマNTPase、赤痢アメーバメチオニンガンマリアーゼ(MGL)の組換えタンパク質の発現、酵素活性測定、AF・TFM誘導体の構造活性相関の確立は常法に従った。インビトロ阻害実験・インビボ薬剤評価はマウスならびにハムスター感染系を用いて行った。X線構造解析は、蒸気拡散法により作製した結晶とSPring8の放射光を用いて行われた。
結果と考察
クリプトスポリジウムAOXに対するAF誘導体と赤痢アメーバMGLに対するTFM誘導体の構造活性相関を確立した。AF・TFM誘導体に関して、酵素活性阻害および原虫増殖阻害に必須な構造を明らかにし、構造を至適化した。AF誘導体においてベンゼン環のメチル基・クロル基は必須であり、一方、フラノン環・リンカー部の二重結合は不必要であった。この結果、薬効の高い誘導体を少ない合成ステップで合成することが可能となった。TFM誘導体のうちアミド誘導体、フェニルアミド誘導体、更にそのベンゼン環のハロゲンやメトキシ置換誘導体でインビトロで優れた薬効が得られた。これらTFM誘導体はアメーバ肝膿瘍・腸炎モデル両者において卓越した治療効果を示した。NTPase阻害剤はトキソプラズマ症亜急性マウス感染に対して脳内シストの減少効果を示した。MGLの結晶構造解析により創薬標的の反応機構の理解と標的としてのバリデーションが達成された。
結論
本研究は、新規化合物の合成、標的酵素の構造・作用機序の解明、インビトロ・インビボ試験など様々な研究項目で有意義な成果を挙げた。以上の成果は有機的に繋がり合い、エイズに伴う日和見原虫症に対する創薬は具体的な成果を収めた。今後予定される非臨床・臨床試験により、AF・TFM誘導体が抗原虫薬剤として実現されることが充分に可能となった。

公開日・更新日

公開日
2007-04-05
更新日
-

研究報告書(紙媒体)

公開日・更新日

公開日
2010-09-08
更新日
-

行政効果報告

文献番号
200614085C

成果

専門的・学術的観点からの成果
本研究はクリプトスポリジウム・赤痢アメーバ・トキソプラズマの新規創薬を目指し、その標的酵素の構造解明から、リード化合物の構造活性相関の確立といった重要な学術的成果を達成した。更に、化学合成による薬剤誘導体化と動物試験等の応用・開発研究により、これら日和見原虫性感染症、特に前2者に対する新規創薬の実現に直結する具体的な成果を得た。
臨床的観点からの成果
エイズに伴う原虫性感染症はいずれも難治で有効な治療法がないか、あってもその効果は極めて限定されているため、新規薬剤の開発が危急に必要とされている。本研究成果により創出された新規化合物を端緒に、今後の非臨床・臨床試験を経て新しい治療薬・予防薬が生まれることが期待される。本研究成果はAIDSの発症を抑える多剤併用療法とともに、AIDSによる致死率を減少させるのに重要な貢献をするものと思われる。
ガイドライン等の開発
本研究は薬剤開発研究であり、直接ガイドライン等の策定を目的とするものではなかった。しかし、本成果の実現により、多剤併用療法に専ら依存した現在のエイズ日和見感染症の治療のガイドラインが見直され、今後のHIVの多剤耐性の出現・拡大に伴う治療困難症例に対する代替治療法が提供されると予想される。
その他行政的観点からの成果
エイズに伴う感染症だけでなく、原虫性感染症の制圧に係る国内の創薬研究は少なく、本研究成果により具体的創薬研究が展開された意義は極めて高い。厚生労働省が国内の原虫症創薬研究を援助したという事実は、今後WHO、ゲイツ財団など外部機関等への援助の要請の正当化にも大きなインパクトをもつと予想される。
その他のインパクト
本研究は本邦初の日和見原虫性感染症に対する具体的創薬研究であり、本研究成果により創出された新規化学療法剤の臨床応用への道が開かれれば、国内初の抗原虫薬剤の実用化と呼ぶことができる。原虫・寄生虫症にとどまらず、国内外の他の感染症研究全般に対する波及効果は極めて大きいと言える。

発表件数

原著論文(和文)
4件
原著論文(英文等)
47件
その他論文(和文)
2件
その他論文(英文等)
0件
学会発表(国内学会)
0件
学会発表(国際学会等)
33件
その他成果(特許の出願)
0件
「出願」「取得」計1件
その他成果(特許の取得)
0件
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
0件

特許

主な原著論文20編(論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る)

論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限ります。

原著論文1
Nozaki, T., Ali, V., and Tokoro, M.
Sulfur-containing amino acid metabolism in parasitic protozoa.
Adv. Parasitol. , 60 , 1-99  (2005)
原著論文2
Yabu, Y., Suzuki, T., Nihei, C et al.
Chemotherapeutic efficacy of ascofuranone in Trypanosoma vivax-infected mice without glycerol.
Parasitol. Int. , 55 , 39-43  (2006)
原著論文3
Kobayashi T., Sato, S., Takamiya, S.,et al.
Mitochondria and apicoplast of Plasmodium falciparum: behaviour on subcellular fractionation and the implication.
Mitochondrion , 7 , 125-132  (2007)
原著論文4
Kumagai, M, Makioka, A., Takeuchi, T., et al.
Molecular cloning and characterization of a protein farnesyltransferase from the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica.
J. Biol. Chem. , 279 , 2316-2323  (2004)
原著論文5
Ali, V., Shigeta, Y., Tokumoto, U., et al.
An intestinal parasitic protist Entamoeba histolytica possesses a non-redundant NIF-like system for iron-sulfur cluster assembly under anaerobic conditions.
J. Biol. Chem. , 279 , 16863-16874  (2004)
原著論文6
Ali, V., Shigeta, Y., Hashimoto, T., et al.
Molecular and biochemical characterization of D-phosphoglycerate dehydrogenase from Entamoeba histolytica: a unique enteric protozoan parasite that possesses both phosphorylated and non-phosphorylated serine metabolic pathways.
Eur. J. Biochem. , 271 , 2670-2681  (2004)
原著論文7
Saito-Nakano Y, Yasuda T, Nakada-Tsukui K, et al.
Rab5-associated vacuoles play a unique role in phagocytosis of the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica.
J. Biol.Chem. , 279 , 49497-49507  (2004)
原著論文8
Okada, M., Huston, C. D., Mann, B. J., et al.
Proteomic analysis of phagocytosis in the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica.
Eukaryot. Cell , 4 , 827-831  (2005)
原著論文9
Nozaki, T. and Nakada-Tsukui, K.
Membrane trafficking as a virulence mechanism of the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica.
Parasitol. Res. 98, 179-183. , 98 , 179-183  (2006)
原著論文10
Mitra, B. N., Yasuda, T., Kobayashi, S., et al.
Differences in morphology of phagosomes and kinetics of acidification and degradation in phagosomes between the pathogenic Entamoeba histolytica and the non-pathogenic Entamoeba dispar.
Cell Motil. Cytoskeleton , 62 , 84-99  (2005)
原著論文11
Nakada-Tsukui, K., Saito-Nakano, Y., Ali, V., and Nozaki, T.
A retromerlike complex is a novel Rab7 effector that is involved in the transport of the virulence factor cysteine protease in the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica.
Mol. Biol. Cell , 16 , 5294-5303  (2005)
原著論文12
Ali, V. and Nozaki, T.
Biochemical and functional characterization of phosphoserine aminotransferase from Entameba histolytica, which possesses both phosphorylated and non-phosphorylated serine metabolic pathways.
Mol. Biochem. Parasitol. , 145 , 71-83  (2006)
原著論文13
Okada, M., Huston, C. D., Oue, M., et al.
Kinetics and strain variation of phagosome proteins of Entamoeba histolytica by proteomic analysis.
Mol. Biochem. Parasitol. , 145 , 171-183  (2006)
原著論文14
Makioka, A., Kumagai, M., Takeuchi, T., et al.
Characterization of protein geranylgeranyltransferase I from the enteric protist Entamoeba histolytica.
Mol. Biochem. Parasitol. , 145 , 216-225  (2006)
原著論文15
Sato, D., Nakada-Tsukui, K., Okada, M., et al.
Two cysteine protease inhibitors, EhICP1 and 2, localized in distinct compartments, negatively regulate secretion in Entamoeba histolytica.
FEBS Lett. , 580 , 5306-5312  (2006)
原著論文16
Sato, D., Yamagata, W., Kamei, K., et al.
Expression, purification, and crystallization of L-methionine γ-lyase 2 from Entamoeba histolytica.
Acta Crystallograph. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun. , 62 , 1034-1036  (2006)
原著論文17
Ali. V. and Nozaki, T.
Current therapeutics, their problems, and sulfur-containing amino acid metabolism as a novel target against infections by ‘amitochondriate’ protozoan parasites. 20, 164-187.
Clin. Microbiol. Rev. , 20 , 164-187  (2007)
原著論文18
Saito-Nakano, Y., Mitra, B. N., Nakada-Tsukui, K., et al.
Two Rab7 isotypes, EhRab7A and EhRab7B, play distinct roles in biogenesis of lysosomes and phagosomes in the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica
Cell. Microbiol.  (2007)
原著論文19
Mitra, B. N., Saito-Nakano, Y., Nakada-Tsukui, K., et al.
Rab11B small GTPase regulates secretion of cysteine proteases in the enteric protozoan parasite Entamoeba histolytica.
Cell. Microbiol.  (2007)
原著論文20
Saito T, Maeda T, Nishi M, et al.
A novel GDP-dependent pyruvate kinase isozyme from Toxoplasma gondii is targeted to both the mitochondrion and the apicoplast.
J. Biol. Chem.  (2007)

公開日・更新日

公開日
2015-05-26
更新日
-