新規な機序による抗ＨＩＶ薬剤の開発研究

文献情報

• 文献番号: 201210005A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 新規な機序による抗ＨＩＶ薬剤の開発研究
• 課題番号: H22-政策創薬-一般-006
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 杉浦 亙(独立行政法人国立病院機構名古屋医療センター 臨床研究センター、感染・免疫研究部)

研究分担者(所属機関)

• 野村　伸彦(富山化学工業株式会社綜合研究所第三研究部)
• 田中　晴雄(いわき明星大学薬学部薬学科)
• 明里　宏文(京都大学霊長類研究所人類進化モデル研究センター)
• 岩谷　靖雅(独立行政法人国立病院機構名古屋医療センター　臨床研究センター、感染・免疫研究部 )

• 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 創薬基盤推進研究(政策創薬マッチング研究)
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究費: 8,500,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

現在多くの抗HIV薬剤が使用され優れた治療効果を挙げているが、既存の薬剤だけでは治療に難渋する薬剤耐性症例が少なからず存在する。このため既存の抗HIV薬剤と交差耐性を呈さない新規薬剤の需要は高い。更に予防ワクチンが実現しない現状を踏まえた新たな潮流として、抗HIV薬剤をmicrobicideとして使用することが検討され始めており、そのための薬剤開発も活発に行われている。本研究班では既存の抗HIV薬剤と交差耐性を示さない新規な抗HIV薬剤の開発を目指す。

研究方法

以下の研究を進める。
(1) 低分子抗HIV薬剤実用化研究:本研究で実用化に取り組むT-Y化合物はIC50値が10nM以下でのHIVの複製を阻害する強力な抗HIV活性を呈する有望な化合物であり、今までの作用機序の解析から初期転写 (Pre-initiation Complex for Transcription (PICT))の阻害をすると推測されており、既存の逆転写酵素阻害剤、プロテアーゼ阻害剤と交差耐性を示さない。本年度は、T-Y化合物の抗HIV活性の増強および毒性の軽減を目的に類縁化合物の探索を行うとともに、T-Y化合物の作用機序を解明するために詳細な解析を行う。また小動物における長期投与毒性評価、霊長類における薬物代謝の分析を行う。
(2)アクチノヒビン(AH)実用化研究:AHの投与経路の検討とそれに対応したAH化合物の最適化に取り組む。霊長類を用いた感染予防効果の検討を行う。AHに関しては投与経路の検討とそれに対応した化合物の最適化が課題である。AHのmicrobicideとしての可能性については、カニクイザルを用いたSIV経直腸感染系を用いてAH二量体(AH dimer/RTB-L)の有効性を評価する。
(3)霊長類評価研究:AHの感染予防効果の評価を､昨年度構築したカニクイザルの経直腸SHIV感染モデルを用いて行う。1%ヒドロキシエチルセルロース(HEC)のみのプラセボ群（3頭）と1%HEC+1%AH投与を行ったAH群（3頭）それぞれにSHI-KS661を2000TCID50の攻撃接種を行い、その後26週まで血中SHIV量とCD4+細胞数の推移を観察する。

結果と考察

(1)低分子抗HIV薬剤実用化研究:今年度新たに合成した15化合物のうち､3化合物にIC50 < 10 nMの抗HIV活性が認められた。このうちの一つの化合物（化合物G）について､ラットにて2週間反復投与したが､血液学､血液生化学検査結果を含めて､とくに重篤な毒性所見は認められなかった。T-Y化合物の阻害機序に関しては､今までの解析から作用点がインテグレーション直後から遺伝子発現初期の過程である事が明らかとなっている。本年度はより理解を深めるため、昨年度より濃度幅を広げ既存の薬剤との比較も併せて行った。その結果T-YおよびT-Y３は転写因子の活性化からマチュレーションが起こるまでの過程に作用ポイントがある事が確認された。作用起点を同定するために、多角的に解析を行いその立証を行ったが、特定の分子標的の同定には至らなかった。その強力なHIV複製阻害活性と高い選択性は間違いなく初期転写に関わる因子に作用しており、かつ複数の標的が存在していることを示唆している。今後実用化に駒を進める上で複数の動物種での反復投与による確認が必要である。
(2)AH実用化研究:AHの直腸感染予防実験の準備を行った。成熟型AHの調整法の改良を行いN末にリンカーが残っているAHの除去に成功した。PEG化修飾AHの調整、さらに抗HCV活性についても評価を行った結果、AHはHCVにも阻害効果を示すことが明らかになった。AHに関して標的はHIVのenvelope gp120の高マンノース型糖鎖であることがはっきりしており、その構造学的な作用機序も仔細に解析され明らかにされている。AHの実用化に向けての課題は、AHをどのような目的で用いるかということであり、予防剤として使用するのかあるいは治療薬剤として用いるのか熟考が必要である。
(3)霊長類評価研究:AHによる感染予防効果をサルモデルにおいて評価を行った。プラセボ群（3頭）およびAH投与群（3頭）にSHIVを攻撃接種したところ、プラセボ群では全個体がSHIVに感染したが、AH投与群の一部の個体で感染防御が認められた。
この実験結果はAHの予防剤としての可能性を指示するものである。

結論

T-Y化合物およびAHの実用化研究に取り組んだ。また新たな標的としていずれの研究も計画通りに進んでおり、早々に実用化の是非について結論を出したい。我々の研究班が取り組んでいる二つの候補化合物、T-Y化合物とAH、はそれぞれ「cure」と「eradication」を実現させる可能性を秘めた今までに無い新規な化合物である。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-08-27
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201210005B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 新規な機序による抗ＨＩＶ薬剤の開発研究
• 課題番号: H22-政策創薬-一般-006
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 杉浦 亙(独立行政法人国立病院機構名古屋医療センター 臨床研究センター、感染・免疫研究部)

研究分担者(所属機関)

• 野村　伸彦(富山化学工業株式会社綜合研究所第三研究部)
• 田中　晴雄(いわき明星大学薬学部薬学科)
• 明里　宏文(京都大学霊長類研究所人類進化モデル研究センター)
• 岩谷　靖雅(独立行政法人国立病院機構名古屋医療センター　臨床研究センター、感染・免疫研究部)

• 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 創薬基盤推進研究(政策創薬マッチング研究)
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)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

現在多くの抗HIV薬剤が使用され優れた治療効果を挙げているが、既存の薬剤だけでは治療に難渋する薬剤耐性症例が少なからず存在する。このため既存の抗HIV薬剤と交差耐性を呈さない新規薬剤の需要は高い。更に予防ワクチンが実現しない現状を踏まえた新たな潮流として、抗HIV薬剤をmicrobicideとして使用することが検討され始めており、そのための薬剤開発も活発に行われている。本研究班では既存の抗HIV薬剤と交差耐性を示さない新規な抗HIV薬剤の開発を目指す。

研究方法

以下の研究を進める。
(1)低分子抗HIV薬剤実用化研究：本研究では21000の低分子化合物ライブラリーから2種類の化合物群、インテグラーゼ阻害活性を示す化合物群(1群)とインテグラーゼ阻害活性を示さない化合物群（2群）を同定し、特に2群化合物群に着目して開発を続けてきた。2群の化合物からは最終的に4種類の母核(T-Y化合物群)を見いだした。T-Y化合物はIC50値が10nM以下の強力な抗HIV活性を呈する有望な化合物であるが、初期転写を阻害する事以外、分子標的が同定できておらず、その作用機序の解明に取り組む。さらに、化合物の最適化、経口吸収性、血清タンパク結合率、マスバランスに関する検討、微生物を用いた復帰突然変異試験（Ames試験）、マウス小核試験、hERG電流に及ぼす影響等について検討を行った。さらに小動物における長期投与毒性評価、霊長類における薬物代謝の分析を試みた。
(2)アクチノヒビン(AH)実用化研究:AHの投与経路の検討とそれに対応したAH化合物の最適化に取り組む。AHに作用機序の理解と最適化のために、AHとα(1-2)mannobiose (MB)の複合体の結晶化とX線結晶構造解析、(ⅱ)AHのプロテアーゼに対する安定性、(ⅲ)AHの溶解基剤の検討、放線菌由来AHのPEG化によるAH 2量体（AH-5K PEG-AH）の調製及び評価を行う。カニクイザルを用いたSHIV経直腸感染系を用いた感染予防実験を行う。
(3)霊長類評価研究:T-Y化合物群とAHの霊長類における抗HIV効果を評価する実験系の確立を行うために以下の実験を行った。T-Y 化合物のサルへの単回投与実験、AHのSIVmacに対する抗ウイルス効果の確認実験、基剤によるAHの抗SHIV作用への影響についての確認実験、サル直腸感染実験。

結果と考察

(1)低分子抗HIV薬剤実用化研究：新たに107個の類縁化合物（H22:36個、 H23:56個、H24:15個）を合成し最適化を試みた。候補化合物は経口吸収性（マウス、ラット、イヌ）、血清タンパク結合率いずれも良好であり、小動物等を用いた反復投与試験では重篤な毒性は確認されなかった。T-Y化合物の分子標的の特定には至っていないが、その強力なHIV複製阻害活性と高い選択性は複数標的の可能性を示唆している。T-Y化合物は新規作用機序により既販薬耐性HIVに有効であることから、現在多剤耐性症例に新たな選択肢を提供できると期待される。今後実用化に駒を進める上で最も重要なことは毒性の評価であり、複数の動物種での反復投与による確認が必要である。
(2)アクチノヒビン(AH)実用化研究：AHとMBの複合体の結晶化に成功し、その構造およびHIV感染阻害メカニズムが明らかになった。化合物の安定性からカニクイザルを用いるSHIVの感染予防試験ではAHを用いることとした。またAHのH溶解基剤の検討を行った結果1% HECを用いることとした。
(3)霊長類評価研究:２頭のカニクイザルによるT-YのPK解析を試みた。２頭のカニクイザルを用いてSIV経粘膜感染モデル系を立ち上げた。AHによる感染予防効果をサルモデルにおいて評価を行った。プラセボ群（3頭）およびAH投与群（3頭）にSHIVを攻撃接種したところ、プラセボ群では全個体がSHIVに感染したが、AH投与群の一部の個体で感染防御が認められた。AHの実用化に向けての課題は、AHをどのような目的で用いるかということであり、予防剤として使用するのかあるいは治療薬剤として用いるのか熟考が必要であるが、サル感染モデルによる経直腸SHIV感染予防実験は、AHの予防剤としての可能性を指示するものである。

結論

T-Y化合物およびAHの実用化研究に取り組んだ。新たな標的を狙った新薬としていずれの研究も計画通りに進んでおり、早々に実用化の是非について結論を出したい。我々の研究班が取り組んでいる二つの候補化合物、T-Y化合物とAHは、それぞれ「cure」と「eradication」を実現させる可能性を秘めた今までに無い新規な化合物である。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-08-27
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201210005C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 現在使用されている抗HIV薬剤はウイルスタンパクを標的としているが、本研究で見いだしたT-Y化合物はHIVの初期転写 (Pre-initiation Complex for Transcription (PICT))に関与する宿主因子を標的とした新規の作用機序によりHIVの複製を阻害する。このT-Y化合物の作用機序は既知の初期転写に関与するとされるタンパクのみでは説明できず、詳細解析をする事によりHIVの複製に関与する新たな因子と機序を見いだす事が期待される。
• 臨床的観点からの成果: 現在多くの抗HIV薬剤が使用されているが、既販薬剤だけでは治療に難渋する薬剤耐性症例が少なからず存在する。このため既存の抗HIV薬剤と交差耐性を呈さない新規薬剤の需要は高い。本研究で見いだしたT-Y化合物は新規作用機序により既販薬耐性HIVに有効であり、治療難渋症例の福音となると期待される。また本研究班で取り上げているアクチノヒビンはHIV envelopeの糖鎖を特異的に認識し、HIVの侵入を阻止する化合物であり、その作用機序からmicrobicide としての有効性が期待されている。
• ガイドライン等の開発: 本研究は創薬研究が主体であるため、ガイドライン等の作製等は行っていない。
• その他行政的観点からの成果: 本研究班では、製薬企業と学術機関との連携により新たな抗HIV薬のシードの同定に成功しており、マッチングがうまく機能したと思われる。
• その他のインパクト: 特許を一件取得、一件出願中である。

発表件数

• 原著論文（和文）: 1件
• 原著論文（英文等）: 43件
• その他論文(和文): 13件
• その他論文(英文等): 9件
• 学会発表(国内学会): 69件
• 学会発表(国際学会等): 38件
• その他成果(特許の出願): 1件
• その他成果(特許の取得): 1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

• 特許の名称: 抗HCV薬
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願2012-268884 ; 発明者名: 田中晴雄、下遠野邦忠、高橋 淳、大林尚美、大村 智 ; 権利者名: 明星学苑 ; 出願年月日: 20121208 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: 抗ヒト免疫不全ウイルス活性を有するポリペプチド、ポリペプチドをコード化する遺伝子、ポリペプチドの製造方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 3962772 ; 発明者名: 田中晴雄、大村 智 ; 権利者名: 有限会社キイム・ファーマ・ラボ ; 出願年月日: 20000908 ; 取得年月日: 20070601 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: 抗ヒト免疫不全ウイルス活性を有するポリペプチド、ポリペプチドをコード化する遺伝子、ポリペプチドの製造方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 6,482,412B ; 発明者名: 田中晴雄、大村 智 ; 権利者名: 有限会社キイム・ファーマ・ラボ ; 出願年月日: 20000908 ; 取得年月日: 20021119 ; 国内外の別: 国外（米）

• 特許の名称: 抗ヒト免疫不全ウイルス活性を有するポリペプチド、ポリペプチドをコード化する遺伝子、ポリペプチドの製造方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 750,914 ; 発明者名: 田中晴雄、大村 智 ; 権利者名: 有限会社キイム・ファーマ・ラボ ; 出願年月日: 20000908 ; 取得年月日: 20020801 ; 国内外の別: 国外（豪）

• 特許の名称: 抗ヒト免疫不全ウイルス活性を有するポリペプチド、ポリペプチドをコード化する遺伝子、ポリペプチドの製造方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 10760658 ; 発明者名: 田中晴雄、大村 智 ; 権利者名: 有限会社キイム・ファーマ・ラボ ; 出願年月日: 20000908 ; 取得年月日: 20080730 ; 国内外の別: 国外（欧）

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: Matsunaga S, Sawasaki T,Sugiura W,et al. ; Molecular and enzymatic characterization of XMRV protease by a cell-free proteolytic analysis; J Proteomics , 75 (15) , 4863-4873 (2012); 10.1016/j.jprot.2012.05.047
• 原著論文2: Kitamura S, Ode H,Sugiura W,et al. ; The APOBEC3C crystal structure and the interface for HIV-1 Vif binding; Nat Struct Mol Biol , 19 (10) , 1005-1010 (2012); 10.1038/nsmb.2378
• 原著論文3: Hoque MM, Suzuki K,Tanaka H,et al. ; Structural insights into the specific anti-HIV property of actinohivin: structure of its complex with the alpha(1-2)mannobiose moiety of gp120; Acta Crystallogr D Biol Crystallogr , 68 , 1671-1679 (2012); 10.1107/s0907444912040498
• 原著論文4: Suzuki K, Ohbayashi N,Tanaka H,et al. ; Crystallographic study of the interaction of the anti-HIV lectin actinohivin with the alpha(1-2)mannobiose moiety of gp120 HMTG.; Acta Crystallogr SectF Struct Biol Cryst Commun , 68 (9) , 1060-1063 (2012); 10.1107/S1744309112031077
• 原著論文5: Iijima S, Lee Y-J, Akari H,et al. ; A non-canonical mu-1A-binding motif in the N-terminus of HIV-1 Nef determines its activity to down-regulate MHC-I in T lymphocytes; J Virol , 86 , 3944-3951 (2012); 10.1128/JVI.06257-11
• 原著論文6: Ohtani H, Naruse TK,Akari H,et al. ; Lineage-specific evolution of T-cell immunoglobulin and mucin domain 1 gene in the primates; Immunogenetics , 64 , 669-678 (2012); 10.1007/s00251-012-0628-y
• 原著論文7: Takeuchi H, Ishii H,Akari H,et al. ; Host cell species-specific effect of cyclosporine A on simian immunodeficiency virus replication; Retrovirology , 9 , 3- (2012); 10.1186/1742-4690-9-3
• 原著論文8: Saito A, Kono K,Akari H,et al. ; Geographic, genetic and functional diversity of antiretroviral host factor TRIMCyp in Cynomolgus macaque (Macacafascicularis); J Gen Virol , 93 , 594-602 (2012); 10.1099/vir.0.038075-0
• 原著論文9: Saito Y, Naruse TK,Akari H,et al. ; Diversity of MHC cla,Akass I haplotypes in cynomolgus macaques; Immunogenetics , 64 , 131-141 (2012); 10.1007/s00251-011-0568-y
• 原著論文10: Shibata J, Sugiura W, Ode H,et al. ; Within-host co-evolution of Gag P453L and protease D30 N/N88D demonstrates virological advantage in a highly protease inhibitor- exposed HIV-1 case: Antivir; Antiviral Res , 90 (1) , 33-41 (2011); 10.1016/j.antiviral.2011.02.004
• 原著論文11: Takahashi A, Inokoshi J,Tanaka H,et al. ; The high mannose-type glycan binding lectin actinohivin: dimerization greatly improves anti-HIV activity; J Antibiot (Tokyo) , 64 (8) , 551-557 (2011); 10.1038/ja.2011.51
• 原著論文12: Saito A, Nomaguchi M,Akari H,et al. ; Improved capacity of a monkey-tropic HIV-1 derivative to replicate in cynomolgus monkeys with minimal modifications; Microbes Infect , 13 , 58-64 (2011); 10.1016/j.micinf.2010.10.001
• 原著論文13: Ohtani H, Nakajima T, Akari H,et al. ; Molecular evolution of immunoglobulin superfamily genes in primates; Immunogenetics , 63 , 417-428 (2011); 10.1007/s0025-011-0519-7
• 原著論文14: Naruse TK, Okuda Y,Akari H,et al. ; ULBP4/RAET1E is highly polymorphic in the Old World monkey; Immunogenetics , 63 , 501-509 (2011); 10.1007/s00251-011-0531-y
• 原著論文15: Fujisaki S, Yokomaku Y,Sugiura W,et al. ; Outbreak of Infections by Hepatitis B Virus Genotype A and Transmission of Genetic Drug Resistance in Patients Coinfected with HIV-1 in Japan; J Clin Microbiol , 49 , 1017-1024 (2011); 10.1128/JCM.02149-10
• 原著論文16: Bandaranayake RM,Kolli M, King NM,Sugiura W,et al. ; The effect of clade-specific sequence polymorphisms on HIV-1 protease activity and inhibitor resistance pathways; J Virol , 84 (19) , 9995-10003 (2010); 10.1128/JVI.00505-10
• 原著論文17: Suzuki S, Urano E,Sugiura W,et al. ; Peptide HIV-1 integrase inhibitors from HIV-1 gene product; J Med Chem , 53 (14) , 5356-5360 (2010); 10.1021/jim1003528
• 原著論文18: Ibe S, Yokomaku Y,Sugiura W,et al. ; HIV-2 CRF01_AB: first circulating recombinant form of HIV-2; J Acquir Immune Defic Syndr , 54 (3) , 241-247 (2010); 10.1097/QAI.0b013e3181dc98c1
• 原著論文19: Saeng-aroon S, Tsuchiya N,Sugiura W,et al. ; Drug-resistant mutation patterns in CRF01_AE cases that failed d4T+3TC+nevirapine fixed-dosed, combination treatment: Follow-up study from the Lampang cohort; Antiviral Res , 87 (1) , 22-29 (2010); 10.1016/j.antiviral.2010.04.001
• 原著論文20: Matsuyama S, Aydan A,Sugiura W,et al. ; Structural and energetic analysis on the complexes of clinically isolated subtype C HIV-1 proteases and approved inhibitors by molecular dynamics simulation; J Phys Chem B , 114 (1) , 521-530 (2010); 10.1021/jp908314f

公開日・更新日

• 公開日: 2015-05-27
• 更新日: 2017-06-23

収支報告書

• 文献番号: 201210005Z