プリオン病予防の実用化に関する研究

文献情報

• 文献番号: 201231009A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: プリオン病予防の実用化に関する研究
• 課題番号: H22-難治-一般-009
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 堂浦 克美(東北大学 大学院医学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 工藤　幸司(東北大学　病院臨床試験推進センター)
• 岡村　信行(東北大学　大学院医学系研究科)
• 逆瀬川　裕二(東北大学　大学院医学系研究科)
• 上高原　浩(京都大学　大学院農学研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究（難治性疾患克服研究）
• 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: 26,924,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

プリオン病患者の約9割は原因が不明で60～70歳代に発症する。高齢化とともに患者数は増加しており、医療行為による二次感染のリスクも高まっている。一方、二次感染による発症リスク保有者やプリオン蛋白遺伝子変異キャリアーは、世界的には数千人以上の規模で存在していると推定されている。好発年齢者やリスク保有者に対して、ワクチンや日常的に経口摂取できる予防薬のような発症予防を目的とした予防手段の開発は行われていない。予防手段を実用化できれば、プリオン病を克服できる可能性がある。研究代表者らは、基礎研究成果として、発症後に治療的介入を行っても病気の進行を止めることは不可能であるが、潜伏期の予防的介入では体内への単回投与で発症を寿命一杯まで遅らせるところまで達成可能な化合物としてセルロース誘導体化合物（ＣＥ）を発見した。そこで、本研究ではプリオン病の発症をほぼ寿命一杯にわたり阻止する手段として、このＣＥの実用化開発を行った。

研究方法

ＣＥの体内投与で毒性所見が観察されたことから、ＣＥの治療予防的効果を高めながら、実用化のハードルである毒性とバイオアベイラビリティの改善手段を模索し、ＣＥおよびＣＥ関連化合物の薬物最適化研究・薬物送達研究・作用機序解明研究を当該年度に実施した。これらの研究では、各種のＣＥ修飾体の検討に加えて、開発や展開が容易であるオリゴ糖体の薬物最適化も行った。また、これまでの研究成果を踏まえて、安全で効率的な送達方法や安全性が高いＣＥ効果増強手段の開発や、ＣＥ効果を代行する可能性のある既製薬品の薬効評価を実施した。さらに、これまでの作用機序解明研究で有力と考えられた貪食細胞-胸腺細胞(非αβ+Ｔ細胞)系とホルモン・サイトカイン系について、相互の関連解析や動作機構等を含む詳細な解析を実施して、創薬開発の効率化をめざすとともに、プリオンに対する宿主制御系の解明をめざした。

結果と考察

これまでのＣＥに関する研究では、体内に投与した際には有効性は高いが、毒性所見が出現することを克服できなかった。ＣＥが高分子の生体不活性物質である点と長期間にわたる予防的効果から推測すると、毒性所見の出現は予防的効果と密接に関係している可能性があり、ＣＥの効果と毒性所見を切り離すことはできないのではないかとも推測していた。しかしながら、最終年度として、プリオン病克服の実現に向けて大きな前進があった。すなわち、ＣＥの効果発現と毒性発現を切り離すことが可能で、ＣＥ実用化の障壁となっていた２つの課題（体内投与では回復に長期間を要する毒性があることと、安全性が高い経口投与では有効性が低いこと）を同時に解決する手段として、ＣＥの特定の疎水性修飾が極めて有効であることを見つけた。また、有効性を増大させ、腸管吸収とバイオアベイラビリティを高める媒体を発見した。一方で、作用機序に関わる解明研究においては、胸腺除去によりＣＥ効果が驚異的に増強されるが、泡沫状貪食細胞-胸腺細胞(非αβ＋T細胞)系やホルモン・サイトカイン系は、直接的な実行因子群や近傍因子群ではないことが強く示唆され、創薬開発の効率化に寄与できなかった。しかし、これらの解析の中からも、プリオンに対する宿主制御系を解明する新たな手掛かりが得られており、最終年度として発展性がある成果を全般的に上げることができた。
これまでの国内外の研究成果を見ても、ＣＥを凌ぐ発症予防的効果を発揮する手段は、プリオン蛋白の発現を完全に無くしてしまうこと以外にはない。現時点で実現可能な手段で、現実的なプリオン病克服の戦略としては、ＣＥ効果の実用化以外には考えられない。引き続き、ＣＥ効果の実用化に向けて成果を積み重ねていくことが重要である。

結論

ＣＥ効果の実用化研究として、薬物最適化研究・薬物送達研究・作用機序解明研究を実施し、実用化のハードルとなっていたＣＥの毒性を低減させると同時にＣＥ効果を高める工夫の開発に成功し、実用化に向けて大きく前進した。一方で、作用機序については、貪食細胞の関与を示す以外に所見は得られず、分子機序は不明である。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-05-30
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201231009B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: プリオン病予防の実用化に関する研究
• 課題番号: H22-難治-一般-009
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 堂浦 克美(東北大学 大学院医学系研究科)

研究分担者(所属機関)

• 工藤　幸司(東北大学　病院臨床試験推進センター)
• 岡村　信行(東北大学　大学院医学系研究科)
• 逆瀬川　裕二(東北大学　大学院医学系研究科)
• 上高原　浩(京都大学　大学院農学研究科)
• 木村　朋寛(東北大学　大学院医学系研究科)
• 照屋　健太(東北大学　大学院医学系研究科)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 難治性疾患等克服研究（難治性疾患克服研究）
• 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

プリオン病患者の約9割は原因が不明で60～70歳代に発症する。高齢化とともに患者数は増加しており、医療行為による二次感染のリスクも高まっている。一方、二次感染による発症リスク保有者やプリオン蛋白遺伝子変異キャリアーは、世界的には数千人以上の規模で存在していると推定されている。好発年齢者やリスク保有者に対して、ワクチンや日常的に経口摂取できる予防薬のような発症予防を目的とした予防手段の開発は行われていない。予防手段を実用化できれば、プリオン病を克服できる可能性がある。研究代表者らは、基礎研究成果として、発症後に治療的介入を行っても病気の進行を止めることは不可能であるが、潜伏期の予防的介入では体内への単回投与で発症を寿命一杯まで遅らせるところまで達成可能な化合物としてセルロース誘導体化合物（ＣＥ）を発見した。そこで、本研究ではプリオン病の発症をほぼ寿命一杯にわたり阻止する手段として、このＣＥの実用化開発を行った。

研究方法

ＣＥ効果の実用化開発として、臨床での投与法を想定したＣＥの体内投与での安全性試験・ＣＥおよびＣＥ関連化合物の薬物最適化研究・薬物送達研究・作用機序解明研究を実施した。初年度に実施したＣＥの体内投与での安全性試験で、毒性所見が観察されたことから、ＣＥの治療予防的効果を高めながら、毒性に乏しいＣＥ関連化合物や投与手段を開発するため、ＣＥおよびＣＥ関連化合物の薬物最適化研究・薬物送達研究に力を入れた。これらの研究では、各種のＣＥ修飾体の検討に加えて、開発や展開が容易であるオリゴ糖体の薬物最適化も行った。また、研究期間中に得られた成果を踏まえて、安全で効率的な送達方法や安全性が高いＣＥ効果増強手段の開発や、ＣＥ効果を代行する可能性のある既製薬品の薬効評価を実施した。さらに、ＣＥの作用機序解明研究を実施して、創薬開発の効率化をめざすとともに、プリオンに対する宿主制御系の解明をめざした。

結果と考察

初年度のＣＥに関する安全性試験では、体内に投与した際には有効性は高いが、毒性所見が出現した。ＣＥが高分子の生体不活性物質である点と長期間にわたる予防的効果から推測すると、毒性所見の出現は予防的効果と密接に関係している可能性があり、ＣＥの効果と毒性所見を切り離すことはできないのではないかと当初は推測された。しかしながら、最終年度にＣＥの効果発現と毒性発現を切り離すことが可能で、ＣＥ実用化の障壁となっていた２つの課題（体内投与では回復に長期間を要する毒性があることと、安全性が高い経口投与では有効性が低いこと）を同時に解決する手段として、ＣＥの特定の疎水性修飾が極めて有効であることを見つけた。また、有効性を増大させ、腸管吸収とバイオアベイラビリティを高める媒体を発見した。
一方で、作用機序に関わる解明研究では、ＣＥ高感受性動物において胸腺除去でＣＥ効果が驚異的に増強されることより、ＣＥ作用を抑制する胸腺細胞の存在が明らかとなった。また、ＣＥ低感受性動物とのゲノム構造や遺伝子発現プロファイルの比較により、泡沫状貪食細胞-胸腺細胞(非αβ＋T細胞)系やホルモン・サイトカイン系がＣＥ作用機序の主な担い手と考えられた。しかし、最終年度の研究では、直接的な実行因子群や近傍因子群ではないことが強く示唆され、ＣＥの予防的効果発現の分子機序を明らかにできず、創薬開発の効率化に寄与出来なかった。
ＣＥの実用化に向けては、臨床試験に入るまでに、本研究で得られた成果をもとにＣＥ修飾体の最適チューニングや最終最適化ＣＥの安全性確認などが残されている。予防的手段としてのビボでの有効性評価に時間がかかるために、研究の進捗スピードは遅いが、着実に発展性のある成果を上げている。これまでの国内外の研究成果を見ても、ＣＥを凌ぐ発症予防的効果を発揮する手段は、プリオン蛋白の発現を完全に無くしてしまうこと以外にはない。病原因子のプリオンは免疫系では効率的に排除できないことに加えて、プリオンだけを特異的に認識する抗体を効率的に生体内で産生させる手段は無く、ワクチン開発も進んでいない。現時点で実現可能な手段で、現実的なプリオン病克服の戦略としては、ＣＥ効果の実用化以外には考えられない。引き続き、ＣＥ効果の実用化に向けて成果を積み重ねていくことが重要である。

結論

ＣＥ効果の実用化研究として、安全性試験・薬物最適化研究・薬物送達研究・作用機序解明研究を実施した。体内に投与したＣＥの毒性とその動態を明らかにした上で、ＣＥの毒性を低減させると同時にＣＥの予防的効果やバイオアベイラビリティを高める工夫の開発に成功した。作用機序については、創薬の効率化に結びつく所見は得られなかった。ＣＥ効果の実用化に向けて、開発途上にあるものの、非臨床ＰＯＣ取得に向けて着実に前進している。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-05-30
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201231009C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: プリオンに感染する前であろうと感染した後であろうと、寿命一杯まで発症を阻止する実用的レベルの手段となり得る化合物を発見し、その毒性とバオアベイラビリティーを改善する手段を開発して、その実用化が可能であることを示したことは、特筆すべき学術的成果である。また、この化合物の作用機序解明は疾患感受性に関わる宿主因子の解明にも繋がっていることを示し、新たな研究展開を導いている。
• 臨床的観点からの成果: 現時点では臨床で貢献できる成果は得られていないが、プリオン病の治療予防薬として臨床試験に入るまでの具体的な道のりを描ける段階にまで化合物の最適化が到達しており、近い将来にプリオン病の克服に貢献できる。
• ガイドライン等の開発: 特になし。
• その他行政的観点からの成果: 特になし。
• その他のインパクト: 市民講座やホームページや講演会・学会等を活用して情報発信を行い、プリオン病の克服研究の進捗状況や課題が何であるのかを、患者さんのご家族や支援者の方々や、一般の方々に理解していただけるような地道な取り組みを行ってきた。

発表件数

• 原著論文（和文）: 3件
• 原著論文（英文等）: 78件
• その他論文(和文): 33件
• その他論文(英文等): 6件
• 学会発表(国内学会): 56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): 3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): 3件

特許

• 特許の名称: コンフォメーション病薬スクリーニング用細胞の製造方法及びコンフォメーション病薬スクリーニング方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 2016-094104 ; 発明者名: 堂浦 克美、逆瀬川 裕二 ; 権利者名: 東北大学 ; 出願年月日: 20160509 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: コンフォメーション病医薬組成物
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 第4981036号 ; 発明者名: 堂浦 克美 ; 権利者名: 伊藤ハム株式会社、 東北大学 ; 出願年月日: 20070420 ; 取得年月日: 20120427 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: 異常型プリオン蛋白質の濃縮方法、および除去方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 第4769925号 ; 発明者名: 堂浦 克美、照屋 健太、竹中 繁織、大塚 圭一 ; 権利者名: 東北大学、九州工業大学 ; 出願年月日: 20060315 ; 取得年月日: 20110701 ; 国内外の別: 国内

• 特許の名称: セロオリゴ糖誘導体およびその製造方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 第4749339号 ; 発明者名: 上高原 浩、中坪 文明、Dieter Klemm ; 権利者名: 京都大学 ; 出願年月日: 20050630 ; 取得年月日: 20110527 ; 国内外の別: 国内

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: Kimura T, Ishikawa K, Sakasegawa Y, et al.; GABAA receptor subunit beta1 is involved in the formation of protease-resistant prion protein in prion-infected neuroblastoma cells.; FEBS Lett , 584 (6) , 1193-1198 (2010); doi: 10.1016/j.febslet.2010.02.029.
• 原著論文2: Okamura N, Shiga Y, Furumoto S, et al.; In vivo detection of prion amyloid plaques using [(11)C]BF-227 PET.; Eur J Nucl Med Mol Imaging , 37 (5) , 934-941 (2010); doi: 10.1007/s00259-009-1314-7.
• 原著論文3: Teruya K, Nishizawa K, Doh-ura K.; Semisynthesis of a protein with cholesterol at the C-terminal, targeted to the cell membrane of live cells.; Protein J , 29 (7) , 493-500 (2010); doi: 10.1007/s10930-010-9278-9.
• 原著論文4: Hamanaka T, Sakasegawa Y, Ohmoto A, et al.; Anti-prion activity of protein-bound polysaccharide K in prion-infected cells and animals.; Biochem Biophys Res Commun , 405 (2) , 285-290 (2011); doi: 10.1016/j.bbrc.2011.01.030.
• 原著論文5: Fodero-Tavoletti MT, Okamura N, Furumoto S, et al.; 18F-THK523: a novel in vivo tau imaging ligand for Alzheimer's disease.; Brain , 134 (Pt 4) , 1089-1100 (2011); doi: 10.1093/brain/awr038.
• 原著論文6: Nguyen T, Sakasegawa Y, Doh-ura K, et al.; Anti-prion activities and drug-like potential of functionalized quinacrine analogs with basic phenyl residues at the 9-amino position.; Eur J Med Chem , 46 (7) , 2917-2929 (2011); doi: 10.1016/j.ejmech.2011.04.016.
• 原著論文7: Honda H, Sasaki K, Minaki H, et al.; Protease-resistant PrP and PrP oligomers in the brain in human prion diseases after intraventricular pentosan polysulfate infusion.; Neuropathology , 32 (2) , 124-132 (2012); doi: 10.1111/j.1440-1789.2011.01245.x.
• 原著論文8: Harada R, Okamura N, Furumoto S, et al.; Comparison of the binding characteristics of [18F]THK-523 and other amyloid imaging tracers to Alzheimer's disease pathology.; Eur J Nucl Med Mol Imaging , 40 (1) , 125-132 (2013); doi: 10.1007/s00259-012-2261-2.
• 原著論文9: Teruya K, Doh-ura K.; Amyloid-binding compounds and their anti-prion potency.; Curr Top Med Chem , 13 (19) , 2522-2532 (2013)
• 原著論文10: Nishizawa K, Oguma A, Kawata M, et al.; Efficacy and mechanism of a glycoside compound inhibiting abnormal prion protein formation in prion-infected cells: implications of interferon and phosphodiesterase 4D-interacting protein.; J Virol , 88 (8) , 4083-4099 (2014); doi: 10.1128/JVI.03775-13.
• 原著論文11: Kobayashi A, Matsuura Y, Mohri S, et al.; Distinct origins of dura mater graft-associated Creutzfeldt-Jakob disease: past and future problems.; Acta Neuropathol Commun , 2 (32) (2014); doi: 10.1186/2051-5960-2-32.
• 原著論文12: Kobayashi A, Parchi P, Yamada M, et al.; Transmission properties of atypical Creutzfeldt-Jakob disease: a clue to disease etiology?; J Virol , 89 (7) , 3939-3946 (2015); doi: 10.1128/JVI.03183-14.
• 原著論文13: Kimura T, Nishizawa K, Oguma A, et al.; Secretin receptor involvement in prion-infected cells and animals.; FEBS Lett , 589 (15) , 2011-2018 (2015); doi: 10.1016/j.febslet.2015.05.039.
• 原著論文14: Hamanaka T, Nishizawa K, Sakasegawa Y, et al.; Structure-activity analysis and antiprion mechanism of isoprenoid compounds.; Virology , 486 , 63-70 (2015); doi: 10.1016/j.virol.2015.09.002.
• 原著論文15: Kobayashi A, Parchi P, Yamada M, et al.; Transmission properties of atypical Creutzfeldt-Jakob disease: a clue to disease etiology?; J Virol , 89 (7) , 3939-3946 (2015); doi: 10.1128/JVI.03183-14.
• 原著論文16: Kobayashi A, Teruya K, Matsuura Y, et al.; The influence of PRNP polymorphisms on human prion disease susceptibility: an update.; Acta Neuropathol , 130 (2) , 159-170 (2015); doi: 10.1007/s00401-015-1447-7.
• 原著論文17: Kobayashi A, Matsuura Y, Iwaki T, et al.; Sporadic Creutzfeldt-Jakob Disease MM1+2C and MM1 are Identical in Transmission Properties.; Brain Pathol , 26 (1) , 95-101 (2016); doi: 10.1111/bpa.12264.
• 原著論文18: Teruya K, Oguma A, Nishizawa K, et al.; A Single Subcutaneous Injection of Cellulose Ethers Administered Long before Infection Confers Sustained Protection against Prion Diseases in Rodents.; PLoS Pathog , 12 (12) , e1006045- (2016); doi: 10.1371/journal.ppat.1006045.
• 原著論文19: Teruya K, Doh-ura K.; Insights from Therapeutic Studies for PrP Prion Disease.; Cold Spring Harb Perspect Med , 7 (3) , a024430- (2017); doi: 10.1101/cshperspect.a024430.
• 原著論文20: Hamanaka T, Nishizawa K, Sakasegawa Y, et al.; Melanin or a Melanin-Like Substance Interacts with the N-Terminal Portion of Prion Protein and Inhibits Abnormal Prion Protein Formation in Prion-Infected Cells.; J Virol , 91 (6) , e01862-16- (2017); doi: 10.1128/JVI.01862-16.

公開日・更新日

• 公開日: 2017-06-12
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 201231009Z