2015 Fiscal Year Research-status Report
アルツハイマー病克服を目指したアミロイド凝集およびBACE1の阻害剤開発
| Project/Area Number |
26460163
|
|---|
| Research Institution | Kobe Pharmaceutical University |
|---|
Principal Investigator |
浜田 芳男 神戸薬科大学, 薬学部, 研究員 (70424968)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | アルツハイマー病 / アミロイドβ / β-セクレターゼ / BACE1 / 凝集阻害剤 / 酵素阻害剤 / ドッキング計算 / 創薬 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
日本は急速に高齢化社会に移行しており、アルツハイマー病患者の増加は国家の基盤を揺るがす社会問題となっているが、未だ根本的治療薬は存在しない。本研究はアルツハイマー病克服を目指し、発症の原因物質であると考えられているアミロイドβペプチドの凝集阻害剤、およびその産生酵素であるβ-セクレターゼ（BACE1）を阻害する医薬候補化合物を複数創製することを目標とする
①Aβ凝集阻害剤
現在、報告されている阻害剤はAβ分子の特定の部位を認識するように設計されているが、Aβはモノマー、オリゴマー、フィブリルなど様々な会合状態が知られており、個体NMRによる複数の立体構造が提案されている。従来の阻害剤はKLVFFA配列などのAβ分子の一部分のみを認識するため、阻害メカニズムや評価のあり方に問題があった。本研究代表者は、Aβの立体構造を決定する重要な部分は、Aβのターン構造であると考え、Aβのターン部分を認識する化合物を設計した。これは抗体を除き、低分子化合物としては世界初である。この阻害剤ライブラリーを用いると、Aβ凝集体に含まれるAβコンホマーの解析が可能になる。今後、この阻害剤を用いて、より低分子で実用的な凝集阻害剤の創製が期待される。
②BACE1阻害剤
BACE1のX線結晶構造およびSwedish-mutant APP配列に基づいた阻害剤が報告されて以来、Swedish-mutant配列に基づいて阻害剤が設計されてきた。しかしながら野生型とSwedish-mutantのkm値は同じであり、BACE1に対する親和性は変わらない。Swedish-mutant配列はkcat値が高いため、BACE1により切断されやすと考えられるが、このような相互作用は阻害剤として好ましくない。研究代表者はこの点に着目し、in-silicoで高活性な阻害剤を設計した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
①Aβ凝集阻害剤
本研究代表者はAβのターン構造をミミックするリンカーを有するペプチドを合成し凝集阻害剤ライブラリーを作製した。この凝集阻害剤は特定のAβコンホマーを認識する。この阻害剤ライブラリーを用いて、Aβ凝集体には27-31位でターン構造を有する (27-31)-turn Aβがと25-28位でターン構造を有する(25-28)-turn Aβが少量混在していることを明らかにした。また天然アミノ酸に置換した阻害剤ライブラリーも設計し、同様な阻害プロファイルを示すことも確認した。今後、これらの阻害剤ライブラリーを用いて、より実用的な低分子Aβ凝集阻害剤を開発したい。
②BACE1阻害剤
多くの研究者はSwedish-mutant APP配列に基づいて阻害剤を設計してきた。しかしながら野生型とSwedish-mutantのkm値はほとんど同じであり、BACE1に対する親和性は同じと言える。Swedish-mutant配列はkcat値が高いため、BACE1により切断されやすいと考えられるが、このような相互作用は阻害剤として好ましくない。Swedish-mutant型阻害剤とBACE1阻害剤との相互作用に特徴的なのは、P2部位に見られるBACE1のArg235側鎖との水素結合による相互作用だが、多くの高阻害活性を示すBACE1阻害剤はこの部分がメチル基のような疎水性基でBACE1のArg235側鎖とσ-π相互作用をしていた。水素結合の方がσ-π相互作用よりも結合エネルギーが高いため、ドッキング計算によるスコアリングでは水素結合をするSwedish-mutant型阻害剤の方がスコアが高く出る。しかしながら、Swedish-mutant型阻害剤は一部の例外を除いて、ほとんどBACE1阻害活性がない。本研究代表者はこの点を改善すべくelectron donor bioisostere の概念を提唱し、高活性なBACE1阻害剤を設計した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
①Aβ凝集阻害剤
本研究代表者の設計したAβ凝集阻害剤は特定のAβコンホマーを認識し、この阻害剤ライブラリーを使って、Aβの凝集メカニズムを解析する。また、この凝集阻害剤を用いてより詳細な凝集阻害メカニズムが解析できるため、実用的な低分子Aβ凝集阻害剤を設計し、凝集阻害の評価を行っていく。
②BACE1阻害剤
本研究代表者が提唱した electron donor bioisostere の概念を使って P2部位にハロゲン原子を有する阻害剤や、in-silico 設計により新規な骨格を有する阻害剤を設計・合成した。これらの阻害剤はこれまでの阻害剤より低分子であり、特に後者では新規骨格を有するため、特許戦略上、有利である。今後、これらの阻害剤の中から実用的な医薬候補化合物を見出したい。
|
| Causes of Carryover |
平成２８年４月１日より甲南大学フロンティアサイエンス学部に転籍することになり、大型の実験器具の購入を先延ばしした。
また、本研究課題の成果による特許を平成２７年９月に出願した。当初、直接経費での出願を考えていたが、間接経費で出願したため直接経費での使用額の差が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２８年４月１日より大学を移籍したため、実験室の立ち上げ費用や、新しく薬品・実験器具購入に充てる。
|
