2017 Fiscal Year Research-status Report
逆転写酵素阻害剤EFdAに対するHIVの耐性発現機序の構造学的解析と新薬開発
| Project/Area Number |
16K08826
|
|---|
| Research Institution | National Center for Global Health and Medicine |
|---|
Principal Investigator |
前田 賢次 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 室長 (50758323)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | HIV / EFdA/MK-8591 / 構造解析 / 逆転写酵素阻害剤（NRTI） / 逆転写酵素 / 薬剤耐性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では新規の核酸系逆転写酵素阻害剤（NRTI）であるEFdA/MK-8591（現在海外にて臨床試験中）に関する薬剤耐性機序の構造学的解析を進めてきた。EFdAと野生株HIV-RTとの結晶構造を鋳型とした構造モデリングを行い、ウイルス学的解析を加味した検討を論文化、投稿段階にある。具体的にはEFdAのように4’位にエチニル基あるいはシアノ基を有する化合物に関しては薬剤耐性株に対しても非常に良好な活性を維持、その構造学的メカニズムとして4’エチニル基は野生株だけでなくM184Vなどの耐性RTに関してもRTの活性化部位、特にF160（フェニルアラニン）などRTの活性上、非常に重要なアミノ酸に対して強固な活性を維持していることを明らかとした（Takamatsu et al. Cell Chem. Biol. under revision）。
さらに研究者らは4プライムの側鎖の構造がHIV逆転写酵素（HIV-RT）とB型肝炎ウイルスのHBV-RTに対する親和性の違いを決定づける要素にもなっている事も明らかにしている(Hepatology 62:1024-36,2015)。本研究ではこのようなRTに関する構造解析の一環として、本来はHBVに対する活性しか有さないNRTIであるエンテカビル（ETV）がQ151M変異を有するHIV-RTには強力に結合することを明らかにした（Yasutake et al. Sci. Rep. 2018 8:19602-9）。
本研究ではこれらの研究結果からHIV-RTの耐性化のメカニズムを構造学的に明らかにするとともに、これらの構造学的変化が種の異なるHBV-RTとHIV-RTの構造学的な違いに関連していることを示すことに成功しており、今後はHIV耐性化だけでなく異なる種間（HIV vs. HBVなど）の逆転写酵素の構造・活性の比較解析をさらに進展させることを検討している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の成果として、今までに行ってきたEFdAおよび、糖の4’位に修飾基を有する多数のEFdA誘導体の詳細な抗HIV活性および構造学的解析がほぼ終了、すでに論文投稿中である（Takamatsu et al. Cell Chem. Biol. under revision）。
EFdAおよび誘導体は4’位にエチニル基を有する化合物の他に、シアノ基、メチル基、フルオロメチル基など複数の異なる修飾基を持つ化合物（15種類）が含まれ、多くが野生株HIVに対しては強力な活性を示した。その一方でこれらの薬剤の耐性ウイルス（K65R, D67Δ/T69G/K70R/L74I/V75T, M184V, T215Fなどの変異を含む）に対する活性は大きく2分された。さらにEFdAを含む耐性株に有効な群とそうでない群とでは4’位の側鎖の種類が大きく関与していた。具体的には4’位にエチニル基あるいはシアノ基を有する化合物に関しては薬剤耐性株に対しても非常に良好な活性を維持していたが、その構造学的メカニズムとして4’エチニル基は野生株だけでなくM184Vなどの耐性RTに関してもRTの活性化部位、特にF160（フェニルアラニン）などRTの活性上、非常に重要なアミノ酸に対して強固な活性を維持していることを明らかとした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究では現在臨床開発段階にある強力なNRTI：EFdA/MK8591を出発点として薬剤耐性に関わる構造学的解析を行った。EFdAは国内の研究者と企業（ヤマサ醤油）により開発され、現在海外（メルク社）により臨床研究が行われている。EFdAは薬剤耐性HIVに対する活性に優れるだけでなく1回の投与（内服）で活性化体が長期間細胞内に止まり活性を示すことにより、現在の薬剤よりも長い間隔（週1回投与など）での服用も可能とされる新世代の抗エイズ薬である。今までのin vitroでの解析でもEFdAに対する強い耐性ウイルスは極めて出にくいことが考えられるが、本研究でも検討されたEFdA誘導体も含めたバックアップ化合物としての研究開発は継続して行う。
その一方で、本研究者のグループではHIVに対する創薬研究で得られた強力な抗HIV-NRTIを同じく逆転写酵素を有するHBVに対する治療薬開発に繋げる研究も進めてきた。すでにEFdA類似体から抗HBV活性を有する強力な新規化合物の開発に成功している（Takamatsu et al. Hepatology 62:1024-36,2015）。本研究で得られた薬剤耐性HIV-RTの構造解析と関連して、同じくHIV耐性変異であるQ151M変異を有するHIV-RTに対して本来はHBVにしか活性を有しないエンテカビル（ETV）が強い活性を持つことが明らかとなり、これについても同様にRTの活性化部位の解析を進めており（Yasutake et al. Sci. Rep. 2018, 8:19602-9）、本研究からの発展形としてRT活性化部位の構造解析を基盤とした多種間のRTに有効な新しいNRTIの創製につながる構造学的研究と新規化合物の設計を進めていく。
|
| Causes of Carryover |
上記の通り、すでに論文投稿を終えているが次年度にはその投稿料の支払い、学会での発表に加えて、さらに本研究を継続・発展させる形でのHIV-RTと薬剤の構造学的解析研究を進めていく予定である。したがって最終年度ではあるがこれらの予算が必要と判断し、次年度への繰越を行った。
|
Research Products
(6 results)
-
-
[Journal Article] Synthesis of 4’-Substituted Purine 2’-Deoxyucleosides and Their Activity against Human Immunodeficiency Virus and Hepatitis B Virus.2018
Author(s)
Kohgo S, Imoto S, Tokuda R, Takamatsu Y, Higashi-Kuwata N, Aoki M, Amano M, Kansui H, Onitsuka K, Maeda K, and Mitsuya H
-
Journal Title
ChemistrySelect
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
[Presentation] Analysis of molecular mechanism of HIV-1 latent infection & reactivation and development of novel therapeutics active against latent HIV-1 infection.2017
Author(s)
3.Kouki Matsuda, Shin-ichiro Hattori, Kiyoto Tsuchiya, Takuya Kobayakawa, Nami Ohashi, Wataru Nomura, Shigeyoshi Harada, Yorifumi Satou, Kazuhisa Yoshimura, Hirokazu Tamamura, Hiroaki Mitsuya, and Kenji Maeda
Organizer
第65回日本ウイルス学会学術集会
-
