HIVプロテアーゼの分子認識を基盤としたエイズ治療薬開発に関する共同研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044325
• Research Institution: Kyoto Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 木曽 良明 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (40089107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): USSERY Micha Division of Antiviral Drug Products, U. S., Director ; TORCHIA Denn National Institute of Dental Research, NI, Chief ; YARCHOAN Rob National Cancer Institute, NIH, Chief ; 満屋 裕明 National Cancer Institute, NIH, Chief ; 山崎 俊正 農林水産省, 農業生物資源研究所, 主任研究官 ; 小林 祐次 大阪大学, 薬学部, 教授 (20127228) ; 木村 徹 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (70204980) ; 藤原 洋一 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (60199396) ; 赤路 健一 京都薬科大学, 薬学部, 助教授 (60142296)
• Keywords: HIVプロテアーゼ / 分子認識 / エイズ治療薬 / 基質遷移状態 / HIVプロテアーゼ阻害剤 / ペプチド合成 / 酵素阻害剤 / 抗HIV活性

Research Abstract

我々は以前より,基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤のデザインと合成を続けてきている.それらのうちでも特にトリペプチド誘導体KNI-272は細胞毒性が低く,理想的な抗エイズ薬として有望であると米国NIH委員会で認められ既に共同研究を開始している.本研究を更に進めて,変異ウイルスプロテアーゼの分子認識解析,マウスモデルでの抗ウイルス活性解析,体内動態および経口投与薬効解析研究を行なって,本格的エイズ治療薬の開発をめざして以下の研究を行った.
(1)HIVプロテアーゼ阻害剤のデザインと合成.遷移状態誘導体の概念に基づいてHIVプロテアーゼ基質切断部位Phe-Proのアミド結合をアイソステアに変換しリ-ドオプチマイゼーションを行なって,高活性高特異性アナログを合成した.さらに小分子化にも成功し,高いHIVプロテアーゼ阻害活性を持つジペプチド誘導体を得た.
(2)阻害剤の効率的大量合成.動態研究に必要となる高純度の大量の阻害剤を確保するため、立体選択性を考慮しながら効率的合成反応を確立した.
(3)酵素阻害活性の測定.HIVプロテアーゼは大量に入手が困難であるので固相ペプチド合成法を用いて化学的に合成した.合成酵素及び基質を用いてKNI化合物のHIV阻害活性の測定を行なった.
(4)抗HIV活性の測定.代表的なHIV感染継代培養細胞であるATH8 cell lineおよびエイズ患者の末梢血より分離した細胞およびAZT耐性細胞を用いてKNI化合物の抗HIV活性を測定した.さらに細胞毒性,耐性誘発性に関しても検討を加えた.
(5)変異ウイルスプロテアーゼの分子構造を解析し,変異酵素とKNI化合物との相互作用を検討した.特に変異酵素ではその活性中心に重要な変化が起こっていることがわかった.
(6)KNI化合物のラットにおける血中薬物動態の測定と解析.KNI化合物をラットに静注及び経口投与し,得られるAUC値を比較することによりKNI化合物経口投与時のバイオアベイラビリティを算出した.また,血中での蛋白結合についても検討した.
(7)HuPBMC-SCIDマウスを用いたHIV感染モデルにおける薬効評価.SCIDマウスにヒト抹梢リンパ球を移植する.HIVを感染させ,KNI-272を腹腔内投与して抗HIV活性を測定した.

Research Products

• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Design synthesis of substrate-based peptidomimetic HIV protease inhibitors containing the hydroxymethylcarbonyl isostere." Biopolymers. 40・2. 235-244 (1996)
• [Publications] 木曽良明: "AIDS治療薬としてのHIVプロテアーゼ阻害薬-変異ウイルスと人類の共生は可能か-." 医学のあゆみ. 177・13. 962-968 (1996)
• [Publications] Yun-Xing Wang: "Solution NMR Evidence That the HIV-1 Protease Catalytic Aspartyl Groups Have Different Ionization States in the Complex Formed with Asymmetric Drug KNI-272." Biochemistry. 35・31. 9945-9950 (1996)
• [Publications] Yasushi Ohno: "Solution conformations of KNI-272,a tripeptide HIV protease inhibitor designed on the basis of substrate transition state : Deter-mined by NMR spectroscopy and simulated annealing calculations." Bioorg.Med.Chem.4・9. 1565-1572 (1996)
• [Publications] Yun-Xing Wang: "Bound water molecules at the interface between the HIV-1 protease and a potent inhibitor,KNI-272,determined by NMR." J.Am.Chem.Soc.118・49. 12287-12290 (1996)
• [Publications] A.Kiriyama: "Binding characteristics of KNI-272 to plasma proteins,a new potent tripeptide HIV protease inhibitor." Biopharmaceut.Drug Disp.17・9. 739-751 (1996)