ＨＩＶ融合過程を標的とする耐性克服型新規治療薬の開発

文献情報

• 文献番号: 200614006A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: ＨＩＶ融合過程を標的とする耐性克服型新規治療薬の開発
• 課題番号: H16-創薬-006
• 研究年度: 平成18(2006)年度
• 研究代表者(所属機関): 松岡 雅雄(京都大学ウイルス研究所感染免疫研究領域)

研究分担者(所属機関)

• 藤井　信孝(京都大学大学院薬学研究科)
• 児玉　栄一(京都大学ウイルス研究所感染免疫研究領域)
• 大石　真也(京都大学大学院薬学研究科)

• 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: 45,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

多剤併用療法はヒト免疫不全ウイルス（HIV）感染症をコントロール可能としたが、依然HIVの駆逐は不可能であり耐性獲得は治療上大きな脅威である。最近、臨床応用されたHIV外皮蛋白質gp41に由来するペプチド製剤T-20は高価であり、より安価で強い活性を持つペプチドの開発が必要である。また経口投与可能な融合阻害活性を有する小分子化合物の開発は最重要課題である。

研究方法

１）耐性変異を有するウイルスを構築し、その機序を解析した。
２）薬剤感受性試験はMAGI法あるいはp24の定量を用いて解析した。
３）C34誘導体およびT20誘導体をはじめとするペプチドは、Fmoc固相合成法の常法によって合成した。

結果と考察

１）新規融合阻害ペプチドT-20EKの創出と抗HIV効果
EK置換をT-20に導入することによりT-20が水溶性になると共に抗HIV活性も約5倍上昇し耐性HIVにも有効であった。機序としてαヘリックス性が上昇していることを確認した。
２）SC34EKの低分子化・非ペプチド化
C末側5残基を欠失させたSC29EKの抗HIV効果はSC34EKと同等に強い活性を維持していた。研究グループではSC35EKおよびT-20EKに共通して存在するX-EE-XX-KKモチーフのLys-Lysに相当するフルオロアルケン型ジペプチドイソスターの合成を行った。
３）N36に対する耐性機構
N36耐性ウイルスを誘導した。gp120領域にP183Q、gp41領域にD36G/N126K/E137Qの変異が導入されていることを明らかにした。変異を有する感染性クローンウイルスを検討し、N126KとE137Kが各々3倍程度の耐性を付与していた。
４） 低分子融合阻害剤の開発
respiratory syncytial virusの膜融合阻害剤がインドールもしくはベンズイミダゾール骨格を有する低分子化合物であることに着目し、これらの骨格を有する化合物118種類について抗HIV活性を検討した。抗HIV活性を示した化合物の共通骨格がインドールであったことから、関連誘導体への合成展開に向けて、効率的なインドール誘導体合成法の確立に取り組んだ。

結論

今年度の研究から耐性機構の解析から合成への情報フィードバックにより、より強力で耐性ウイルスにも有効な融合阻害剤が開発できたと共に、新規抗HIV剤開発の戦略が確立された。

公開日・更新日

• 公開日: 2007-04-06
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 200614006B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: ＨＩＶ融合過程を標的とする耐性克服型新規治療薬の開発
• 課題番号: H16-創薬-006
• 研究年度: 平成18(2006)年度
• 研究代表者(所属機関): 松岡 雅雄(京都大学ウイルス研究所感染免疫研究領域)

研究分担者(所属機関)

• 藤井　信孝(京都大学大学院薬学研究科)
• 児玉　栄一(京都大学ウイルス研究所感染免疫研究領域)
• 大石　真也(京都大学大学院薬学研究科)

• 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

多剤併用療法はヒト免疫不全ウイルス（HIV）感染症をコントロール可能としたが、依然HIVの駆逐は不可能であり耐性は治療上大きな脅威である。HIV外皮蛋白質gp41に由来するペプチド製剤T-20は高価であり、より安価で強い活性を持つペプチドの開発が必要である。また経口投与可能な融合阻害活性を有する小分子化合物の開発は最重要課題である。

研究方法

１）耐性変異を有するウイルスを誘導し機序を解析した。
２）薬剤感受性はMAGI法あるいはp24の定量を用いて解析した。
３）C34誘導体およびT20誘導体をはじめとするペプチドはFmoc固相合成法の常法によって合成した。

結果と考察

１）融合阻害活性を有するペプチドの創製と低分子・非ペプチド化
EK置換の設計概念をT-20に適用したT-20EKは強力な抗HIV活性を示した。T-20EKは耐性ウイルスに対しても有効であった。SC35EKからC末端の６残基を除去したSC29EKはSC35EKに匹敵する抗HIV活性を保持していた。SC29EKについて非水解性イソスターの利用による非ペプチド化を試みた。
２）膜融合プロセスと融合阻害剤に対する耐性ウイルス出現の分子機序解明への展開
C34, N36, SC34に対する耐性ウイルスを誘導し耐性変異を明らかにした。SC34EKは耐性HIVに感受性が約5倍しか低下せず交差耐性を示さなかった。T-20EKの138位について構造活性相関研究を行ったところAla置換体が最も高い活性を示し50倍以上強力な抗HIV活性を示す誘導体T-20EK/S138Aを見出した。
３）Alpha screenを用いたスクリーニングシステム
膜融合阻害剤の候補化合物となる低分子化合物をスクリーニングするための評価系をAlpha screenにより確立した。
４）融合阻害活性を有する低分子化合物の同定と展開
分担研究者らによって合成された化合物の抗HIV活性を検討したところ抗HIV活性を有する11薬剤を見出した。3剤は1 μg/ml以下で効果を示しており、今後の開発が期待される。

結論

融合阻害剤に対する耐性の分子機構を明らかにすると共に、その情報を合成にフィードバックし耐性ウイルスにも有効な融合阻害剤の開発に成功した。ペプチドの低分子化にも成功しており、今後、臨床応用が期待される。融合阻害活性を有する小分子リード化合物を同定しており本研究は当初の目的をほぼ達成したと考えられる。

公開日・更新日

• 公開日: 2007-04-06
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 200614006C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 複数の抗ヒト免疫不全ウイルス（HIV）剤を組み合わせた併用療法の劇的な効果によりHIV感染者の予後は大きく改善されているが現在の治療ではHIV排除は不可能であり長期に亘る服用が不可欠である。このため耐性ウイルスの出現は避けられず、新規治療薬が必要とされている。本研究では耐性ウイルスにも有効な融合阻害剤の創出に成功しており、今後の臨床開発が期待される。また経口投与可能な融合阻害剤の開発が待ち望まれているが、本研究でリード化合物を同定しており今後の開発が重要である。
• 臨床的観点からの成果: 現在、HIV感染症は抗HIV薬の開発によりコントロール可能な疾患へと変貌しているが、これまで逆転写酵素阻害剤、プロテアーゼ阻害剤が主に開発されてきたが、融合阻害剤（Fuzeon）は非常に有効であるが耐性ウイルスの出現が報告されており、本研究で開発された耐性ウイルスにも有効で強力な抗HIV活性を有する融合阻害剤の開発は臨床的にも大きな意義を有する。
• ガイドライン等の開発: 本研究はガイドライン等の開発とは直接関連しない。
• その他行政的観点からの成果: これまで抗HIV薬に関しては欧米を中心に開発が進められてきた。抗HIV薬開発において日本発の新薬開発は大きく後れを取っており、新規標的に対する薬剤開発は医学のみならず産業面でも重要な側面を有する。
• その他のインパクト: 現時点で世界では約4000万人がHIVに感染していると推定され、さらにその数は増加の一途を辿っている。薬剤が開発され、感染者の予後は大きく改善されているが、途上国では一部にしか投薬ができず大きな社会問題となっている。新規薬剤、特に安価な小分子化合物の開発は感染者にとって福音となるだけでなく、より多くの人々が服用可能となり感染拡大を止めることにも繋がる。本研究の成果の一部は日経産業新聞の記事として掲載された。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 41件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 55件
• 学会発表(国際学会等): 27件
• その他成果(特許の出願): 0件 ; 「出願」「取得」計5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

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）

• 原著論文1: Ueda S, Oishi S, Wang Z, et al.; Structure-activity relationships of cyclic peptide-based chemokine receptor CXCR4 antagonists: disclosing the importance of side-chain and backbone functiona- lities.; J Med Chem , 50 (2) , 192-198 (2007)
• 原著論文2: Kajiwara K, Kodama E, Matsuoka M.; A novel colorimetric assay for CXCR4 and CCR5 tropic human immunodeficiency viruses.; Antivir Chem Chemother , 17 , 215-223 (2006)
• 原著論文3: Saita Y, Kodama E, Orita M, et al.; Structural Basis for the Interaction of CCR5 with a Small Molecule, Functionally Selective CCR5 Agonist.; J Immunol , 177 , 3116-3122 (2006)
• 原著論文4: Sato M, Motomura T, Aramaki H, et al.; Novel HIV-1 integrase inhibitors derived from quinolone antibiotics.; J Med Chem , 49 , 1506-1508 (2006)
• 原著論文5: Narumi T, Niida A, Tomita K, et al.; A novel one-pot reaction involving organocopper-mediated reduction/trans-metalation/asymmetric alkylation, leading to the diastereoselective synthesis of functionalized (Z)-fluoroalkene dipeptide iso- steres.; Chem Commun , 45 , 4720-4722 (2006)
• 原著論文6: Tamamura H, Tsutsumi H, Masuno H, et al.; Development of linear type of low molecular weight CXCR4 antagonists based on T140 analogs.; Org Biomol Chem , 4 (12) , 2354-2357 (2006)
• 原著論文7: Tamamura H, Ojida A, Ogawa T, et al.; Identification of a new class of low molecular weight antagonists against the chemokine receptor CXCR4 having the dipicolylamine- zinc(II) complex structure.; J Med Chem , 49 (11) , 3412-3415 (2006)
• 原著論文8: Niida A, Tanigaki H, Inokuchi E, et al.; Stereoselective synthesis of 3,6-disubstituted- 3,6-dihydropyridin-2-ones as potential diketo- piperazine mimetics using organocopper- mediated anti-SN2' reactions and their use in the preparation of low-molecule CXCR4 antagonists.; J Org Chem. , 71 (10) , 3942-3951 (2006)
• 原著論文9: Nameki D, Kodama E, Ikeuchi M, et al.; Mutations Conferring Resistance to HIV-1 Fusion Inhibitors are Restricted by gp41 and Rev Responsive Element Functions.; J Virol , 79 , 764-770 (2005)
• 原著論文10: Masuda N, Yamamoto O, Fujii M, et al.; Studies of non-nucleoside HIV-1 reverse transcriptase inhibitors. Part 2: synthesis and structure-activity relationships of 2-cyano and 2-hydroxy thiazolidenebenzenesulfon- amide derivatives.; Bioorg Med Chem , 13 , 949-961 (2005)
• 原著論文11: Futaki S, Nakase I, Suzuki T, et al.; RNase S complex bearing arginine-rich peptide and anti-HIV activity.; J Mol Recognit , 18 , 169-174 (2005)
• 原著論文12: Tamamura H, Araki T, Ueda S, et al.; Identification of novel low molecular weight CXCR4 antagonists by structural tuning of cyclic tetrapeptide scaffolds.; J Med Chem , 48 (9) , 3280-3289 (2005)
• 原著論文13: Tamamura H, Hiramatsu K, Ueda S, et al.; Stereoselective synthesis of [L-Arg-L/D-3-(2-naphthyl)alanine]-type (E)- alkene dipep-tide isosteres and its application to the synthesis and biological evaluation of pseudo- peptide analogues of the CXCR4 antagonist FC131.; J Med Chem , 48 (2) , 380-391 (2005)
• 原著論文14: Kitano K, Kohgo S, Yamada K, et al.; Attempt to reduce cytotoxicity by synthesizing the L-enantiomer of 4'-C-ethynyl-2'-deoxypurine nucleosides as antiviral agents against HIV and HBV.; Antivir Chem Chemother , 14 , 161-167 (2004)
• 原著論文15: Kohgo S, Yamada K, Kitano K, et al.; Design, efficient synthesis, and anti-HIV activity of 4'-C-cyano- and 4'-C-ethynyl-2'-deoxy purine nucleosides.; Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids , 23 , 671-690 (2004)
• 原著論文16: Masuda N, Yamamoto O, Fujii M, et al.; Studies of nonnucleoside HIV-1 reverse transcriptase inhibitors. Part 1: Design and synthesis of thiazolidenebenzenesulfonamides.; Bioorg Med Chem , 12 , 6171-6182 (2004)
• 原著論文17: Hayakawa H, Kohgo S, Kitano K, et al.; Potential of 4'-C-substituted nucleosides for the treatment of HIV-1.; Antiviral Chem Chemother , 15 , 169-187 (2004)
• 原著論文18: Allen CD, Ansel KM, Low C, et al.; Germinal center dark and light zone organization is mediated by CXCR4 and CXCR5.; Nat Immunol , 5 (9) , 943-952 (2004)
• 原著論文19: Tamamura H, Fujisawa M, Hiramatsu K, et al.; Identification of a CXCR4 antagonist, a T140 analog, as an anti-rheumatoid arthritis agent.; FEBS Lett , 569 (1) , 99-104 (2004)
• 原著論文20: Yanada R, Koh Y, Nashimori N, et al.; Indium-mediated atom-transfer and reductive radical cyclizations of iodoalkynes: synthesis and biological evaluation of HIV- protease inhibitors.; J Org Chem , 69 (7) , 2417-2422 (2004)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-26
• 更新日: -