2018 Fiscal Year Research-status Report

宿主酵素を標的分子とした新規治療薬の開発：高病原性ウイルス感染症の新たな制御法

Research Project

Project/Area Number	18K08453
Research Institution	Sagami Women's University
Principal Investigator	奥村裕司相模女子大学, 栄養科学部, 教授 (70294725)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	嶋田昌子相模女子大学, 栄養科学部, 教授 (30637369)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	高病原性鳥インフルエンザウイルス / ウイルス活性化酵素 / 膜結合型プロテアーゼ / プロテアーゼ阻害剤
Outline of Annual Research Achievements	高病原性鳥インフルエンザウイルスが感染性を獲得するためには、弱毒株同様、宿主側のプロテアーゼによるウイルス外膜糖タンパク質（ヘマグルチニン：HA）の限定分解が必須である。高病原性である所以は、このHAのプロテアーゼ切断部位が、複数の連続した塩基性アミノ酸（RKKR↓、KKKR↓など）から構成されている点にある。申請者は、この高病原性特異的HA切断部位配列を認識する宿主プロテアーゼとして、新規ウイルス活性化酵素(膜結合型プロテアーゼ：MSPL/TMPRSS13)を発見し、その酵素学的性状解析および結晶構造解析に成功した。本研究では、MSPL/TMPRSS13の分子構造を基盤として合成した阻害剤による高病原性鳥インフルエンザ感染阻害効果の詳細を、１）MSPL/TMPRSS13安定発現細胞株（培養細胞）を用いたウイルス感染実験系に酵素阻害剤を添加した際の、ウイルスの感染増殖様式の変化、２）マウスを用いたウイルス感染実験系に、酵素阻害剤を投与した際の、ウイルス感染に及ぼす影響、３）今回開発した特異的阻害剤の構造をもとに、さらに低分子化が可能であるか否かを解析・スクリーニングし、候補化合物の効果を培養細胞系および動物実験系の両面から明確にすることを目的としている。本年度は、MSPL/TMPRSS13の分子構造を基盤として設計した阻害剤4種類の内、In Vitroでの性状評価から、阻害係数の最も高かった1種に絞り込み、培養細胞レベルでのウイルス感染実験を行った。想定通りの結果が得られたことで、「高病原性インフルエンザウイルス感染に関わる宿主酵素MSPL特異的な阻害ペプチドの開発」として特許出願を行った。今後は、マウスを用いた個体レベルでのウイルス感染実験に取り組み、MSPL/TMPRSS13特異的阻害剤が、高病原性鳥インフルエンザウイルスの感染・増殖を制御できることを実証したい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究では、ウイルス活性化酵素(MSPL/TMPRSS13)阻害剤による高病原性鳥インフルエンザ感染阻害効果の詳細を、１）MSPL/TMPRSS13安定発現細胞株（培養細胞）を用いたウイルス感染実験系に酵素阻害剤を添加した際の、ウイルスの感染増殖様式の変化、２）マウスを用いたウイルス感染実験系に、酵素阻害剤を投与し、ウイルス感染に及ぼす影響、３）今回開発した特異的阻害剤の構造をもとに、さらに低分子化が可能であるか否かを解析・スクリーニングし、候補となる低分子化合物の効果を培養細胞系および動物実験系の両面から明確にすることで、具体的な高病原性ウイルス感染症の新たな治療法を提案することを目的としている。現段階では、１）はおおむね目標を達成しているものの、２）および３）を含めたウイルス感染実験が必ずしも順調に進んでいるとは言えないため、「研究目的」の達成度は「やや遅れている」と考えた。
Strategy for Future Research Activity	ウイルス活性化酵素(MSPL/TMPRSS13)の分子構造を基盤とし合成した特異的阻害剤(4種類)のIn Vitro における性状評価に関しては、想定以上の特異性を示す結果が得られた。またこれら4種類の合成阻害剤の内、阻害係数（KiやIC50値）の最も高かった1種に絞り込み、培養細胞レベルでのウイルス感染実験を行った結果も、想定した特異性を示した。このことから、今後の研究の推進方策としては、まず、マウス（実験動物）を用いて、MSPL/TMPRSS13特異的阻害剤の安全性（副作用の有無）を検証するとともに、消化・吸収率を考慮した血中有効濃度維持に必要な具体的な投与量の決定を行う。同様に、この特異的阻害剤を用い、酵素活性の阻害とウイルス感染増殖様式の変化を、マウスを用いた感染実験により評価する。さらにそれらの結果より、今回合成したMSPL/TMPRSS13特異的阻害剤を、高病原性鳥インフルエンザウイルスの感染・増殖を制御できる新規治療薬として提案したい。
Causes of Carryover	理由（Reasons）:培養細胞レベルでのウイルス感染実験におけるMSPL/TMPRSS13特異的阻害剤の評価は順調に進んだものの、マウス（実験動物）を用いたウイルス感染実験が思っていたよりも進まなかったことから、動物飼育ならびに動物実験に関連する経費が当初の予定よりも少なかったため。使用計画（Usage Plan）:今年度は、マウス（実験動物）を用いた、MSPL/TMPRSS13特異的阻害剤の安全性（副作用の有無）の検証実験や、消化・吸収率を考慮した血中有効濃度維持に必要な具体的な投与量の決定実験を行うとともに、ウイルス感染実験を少しでも前に進めていくため、必要となる動物飼育ならびに動物実験に関連した経費に使用する予定である。