抗エイズ薬の変異ウイルスに対する耐性克服戦略に関する共同研究

• 研究課題/領域番号: 10044327
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医薬分子機能学
• 研究機関: 京都薬科大学
• 研究代表者: 木曽 良明 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (40089107)
• 研究分担者: 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) ; 林 良雄 京都薬科大学, 薬学部, 講師 ; 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) ; 赤路 健一 京都薬科大学, 薬学部, 助教授 (60142296)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 10,200千円 (直接経費: 10,200千円); 1999年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円); 1998年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
• キーワード: 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 / ペプチドミメティック / 抗ウイルス薬 / ドラッグデザイン / 薬剤耐性 / 酵素・阻害剤複合体

研究概要

我々は,基質遷移状態に基づいて,ヒドロキシメチルカルボニル(HCM)イソステアを有するHIVプロテアーゼ阻害剤のデザインと合成を行った.その内,トリペプチド誘導体KNI-272は,選択性が高く極めて高活性であり,in vivoにおいても高い抗ウイルス活性を示した.NMR構造解析並びに分子モデリング研究により,HMC基が,HIVプロテアーゼ活性中心と都合よく相互作用をしており,HMCイソステアが理想的な遷移状態ミミックであることを見いだした.
現在市販されているHIVプロテアーゼ阻害剤は大量投与が必要となっておりそれにより引き起こされる様々な副作用が知られてきた.さらに活性中心を攻撃していることから耐性ができにくいとされているHIVプロテアーゼ阻害剤と言えども,HIV-1プロテアーゼのアミノ酸配列の一部に変異がおこり,感受性の低下が生じることがわかってきた.
そこで,HMCイソステアを含むHIVプロテアーゼ阻害剤のデザインと合成を目的として研究を進めた.小分子型かつ高活性の阻害剤が得られればコストの点で有利であり,また耐性発現の問題においても酵素との相互作用部位が少ない点から有利であると思われる.さらに低分子化により組織移行性がよくなる可能性があり体内動態の点でも有利であり,少量投与が可能となることが期待される.
以上の点を考慮して,酵素と阻害剤の分子認識解明に基づいて,HMCイソステアを含む高活性小分子型HIVプロテアーゼ阻害剤のデザインを行い,既存のHIVプロテアーゼ阻害剤において問題となっている耐性と副作用克服の可能性を見いだした.
さらに,ジペプチド型HIVプロテアーゼ阻害剤と逆転写酵素阻害剤とのプロドラッグ型コンジュゲートにすることにより細胞膜透過性に優れ,相乗効果を持つ新しいタイプの高活性抗HIV薬を見いだし,"ダプルドラッグ"の概念を提案した.

研究成果

• [文献書誌] Etsuko Kato: "Determination of the Rate of Monomer Interchange in a Ligand-Bound Homodimeric Protein from NOESY Cross Peaks : Application to the HIV Protease/KNI-529 Complex"J. Amer. Chem. Soc.. 121・11. 2607-2608 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tsutomu Mimoto: "Structure-activity relationship of small-sized HIV protease inhibitors containing allophenylnorstatine"J. Med. Chem.. 42・10. 1789-1802 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Small Dipeptide-Based HIV Protease Inhibitors Containing the Hydroxymethylcarbonyl Isostere as an Ideal Transition-State Mimic"Biopolymers. 51・1. 59-68 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kenichi Akaji: "Total synthesis of thiangazole"Tetrahedron. 55・35. 10685-10694 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Design of small peptidomimetic HIV-1 protease inhibitors and prodrug forms"Letters in Peptide Science. 6・5. 275-281 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshio Hayashi: "Structure-activity relationship studies of chloromethyl ketone derivatives for selective human chymase inhibitors"Bioorg. Med. Chem. Lett.. 10・3. 199-201 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 木曽良明: "廣川有機薬化学実験講座第1巻-創薬指向の分子設計:第5章HIVプロテアーゼ阻害剤"廣川書店. 245 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Etsuko Katoh, Toshimasa Yamazaki, Yoshiaki Kiso, Paul T.Wingfield, Stephen J.Stahl, Joshua D.Kaufman, and Dennis A Torchia.: "Determination of the Rate of Monomer Interchange in a Ligand-Bound Homodimeric Protein from NOESY Cross Peaks : Application to the HIV Protease/KNI-529 Complex"J.Amer.Chem.Soc.. 121(11). 2607-2608 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tsutomu Mimoto,Ryohei Kato, Haruo Takaku, Satoshi Nojima, Keisuke Terashima, Satoru Misawa, Tominaga Fukazawa, Takamasa Ueno, Hideharu Sato, Makoto Shintani, Yoshiaki Kiso, and Hideya Hayashi: "Structure-activity relationship of small-sized HIV protease inhibitors containing allophenylnorstatine"J.Med.Chem.. 42(10). 1789-1802 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso, Hikaru Matsumoto, Sota Mizumoto, Tooru Kimura, Yoichi Fujiwara, Kenichi Akaji: "Small Dipeptide-Based HIV Protease Inhibitors Containing the Hydroxymethylcarbonyl Isostere as an Ideal Transition-State Mimic."Biopolymers. 51(1). 59-68 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kinichi Akaji and Yoshiaki Kiso: "Total synthesis of thiangazole"Tetrahedron. 55(35). 10685-10694 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso, Hikaru Matsumoto, Satoshi Yamaguchi & Tooru Kimura: "Design of small peptidomimetic HIV-1 protease inhibitors and prodrug forms."Letters in Peptide Science. 6(5). 275-281 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshio Hayashi, Kiyoko Iijima, Jun Katada, Yoshiaki Kiso: "Structure-activity relationship studies of chloromethyl kettle derivatives for selective human chemise inhibitors."Bioorg.Med.Chem.Lett.. 10(3). 199-201 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Etsuko Kato: "Determination of the Rate of Monomer Interchange in a Ligand-Bound Homodimeric Protein from NOESY Cross Peaks:Application to the HIV Protease/KNI-529 Complex."J.Amer.Chem.Soc.. 121・11. 2607-2608 (1999)
• [文献書誌] Tsutomu Mimoto: "Structure-activity relationship of small-sized HIV protease inhibitors containing allophenylnorstatine."J.Med.Chem.. 42・10. 1789-1802 (1999)
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Small Dipeptide-Based HIV Protease Inhibitors Containing the Hydroxymethylcarbonyl lsostere as an Ideal Transition-State Mimic."Biopolymers. 51・1. 59-68 (1999)
• [文献書誌] Kenichi Akaji: "Total syntesis of thiangazole."Tetrahedron. 55・35. 10685-10694 (1999)
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Design of small peptidomimetic HIV-1 protease inhibitors and prodrug forms."Letters in Peptide Science. 6・5. 275-281 (1999)
• [文献書誌] Yoshio Hayashi: "Structure-activity relationship studies of chloromethyl ketone derivatives for selective human chymase inhibitors."Bioorg.Med.Chem.Lett.. 10・3. 199-201 (2000)
• [文献書誌] 木曽 良明: "廣川有機薬化学実験講座第1巻-創薬指向の分子設計:第5章HIVプロテアーゼ阻害剤"廣川書店. 245 (2000)
• [文献書誌] 木曽良明: "プロテアーゼ阻害剤とその耐性機序." 診断と治療. 86・4. 542-546 (1998)
• [文献書誌] 木曽良明: "エイズ治療薬としてのHIVプロテアーゼ阻害剤の開発.-基質遷移状態に基づく分子設計-" 蛋白質 核酸 酵素. 43・6. 725-733 (1998)
• [文献書誌] Daron I.Freedberg: "Flexibility and function in HIV protease:Dynamics of the HIV-1 protease bound to the asym-metric inhibitor kynostatin 272(KNI-272)." J.Am.Chem.Soc.120・31. 7916-7923 (1998)
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Design and synthesis of a covalently linked HIV-1 protease dimer analog and pep-tidomimetic inhibitors." J.Synthetic Org.Chem.56・11. 896-907 (1998)
• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Synthesis of HIV protease analogs and inhibitors." Proc.7th Akabori Conf.:Jpn.-Ger.Symp.Peptide Chemistry. 46-49 (1998)
• [文献書誌] Tooru Kimura: "A new class of anti-HIV agents:synthesis and activity of conjugates of HIV protease inhibitors with a reverse transcriptase inhibitor." Bioorg.Med.Chem.Lett.9・6. 803-806 (1999)