ダルナビル等に対するHIV高度耐性の分子力学的解析と新規プロテアーゼ阻害剤開発

• 研究課題/領域番号: 26293239
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 感染症内科学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 満屋 裕明 熊本大学, 医学部附属病院, 特別招聘教授 (20136724)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: HIV-1 / 新薬開発 / プロテアーゼ阻害剤 / 構造解析 / エイズ / 新規抗HIV剤 / 相互作用解析 / 結晶構造解析 / 新規抗HIV-1剤開発 / 薬剤耐性 / 薬剤開発 / 薬剤耐性メカニズム

研究成果の概要

全研究期間を通して新規化合物の設計・合成・開発を行い、結晶構造解析等を用いて種々の化合物の相互作用様式や結合特性を明らかにした。高度ダルナビル (DRV) 耐性株HIVDRVRsを含む多剤耐性株を阻害する為に化合物の必要条件と最適な部分構造を決定した。これらの成果を基にHIV野生株 (HIVWT) だけでなくHIVDRVRsにも効果を発揮する数十種類の化合物を同定した。In vitroでの耐性誘導試験の結果から、これらの化合物がDRVに比して極めて高い抗HIV活性を有し、かつHIVの薬剤耐性獲得に対してDRV以上の抵抗性を示す事が明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Probing Lipophilic Adamantyl Group as the P1-Ligand for HIV-1 Protease Inhibitors: Design, Synthesis, Protein X-ray Structural Studies, and Biological Evaluation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ghosh AK, Osswald HL, Glauninger K, Agniswamy J, Wang YF, Hayashi H, Aoki M, Weber IT, Mitsuya H
  • 雑誌名: J Med Chem. 巻: 59(14) 号: 14 ページ: 6826-37
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6b00639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and validation of a cell-based assay system to assess human immunodeficiency virus type 1 integrase multimerization. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Campbell JR, Moore AR, Otsu S, Aikawa H, Tamamura H, Mitsuya H
  • 雑誌名: J Virol Methods. 巻: 236 ページ: 196-206
  • DOI: 10.1016/j.jviromet.2016.07.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of HIV inhibition by translocation-defective RT inhibitor 4'-ethynyl-2-fluoro-2'-deoxyadenosine(EFdA). (2016)
  • 著者名/発表者名: Salie ZL, Kirby KA, Michailidis E, Marchand B, Singh K, Rohan LC, Kodama EN, Mitsuya H, Parniak MA, Sarafianos SG.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 113 号: 33 ページ: 9274-9276
  • DOI: 10.1073/pnas.1605223113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Modified P1 Moiety Enhances In Vitro Antiviral Activity against Various Multidrug-Resistant HIV-1 Variants and In Vitro Central Nervous System Penetration Properties of a Novel Nonpeptidic Protease Inhibitor, GRL-10413. (2016)
  • 著者名/発表者名: Amano M, Salcedo-Gomez PM, Zhao R, Yedidi RS, Das D, Bulut H, Delino NS, Sheri VR, Ghosh AK, Mitsuya H
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother. 巻: 60(12) ページ: 7046-7059
  • 査読あり
• [雑誌論文] C-5-Modified Tetrahydropyrano-Tetrahydofuran-Derived Protease Inhibitors (PIs) Exert Potent Inhibition of the Replication of HIV-1 Variants Highly Resistant to Various PIs, including Darunavir (2015)
  • 著者名/発表者名: Aoki, M. Hayashi, H. Yedidi, R. S. Martyr, C. D. Takamatsu, Y. Aoki-Ogata, H. Nakamura, T. Nakata, H. Das, D. Yamagata, Y. Ghosh, A. K. Mitsuya, H.
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 90 号: 5 ページ: 2180-94
  • DOI: 10.1128/jvi.01829-15
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design of HIV-1 Protease Inhibitors with Amino-bis-tetrahydrofuran Derivatives as P2-Ligands to Enhance Backbone-Binding Interactions: Synthesis, Biological Evaluation, and Protein–Ligand X-ray Studies. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ghosh, AK., Martyr, CD., Osswald, HL., Sheri, VR., Kassekert, LA., Chen, S., Agniswamy, J., Wang, YF., Hayashi, H., Aoki, M., Weber, IT., and Mitsuya, H.
  • 雑誌名: J Med Chem 巻: 58 号: 17 ページ: 6994-7006
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.5b00900
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A NOVEL TRICYCLIC LIGAND-CONTAINING NONPEPTIDIC HIV-1 PROTEASE INHIBITOR, GRL-0739, EFFECTIVELY INHIBITS THE REPLICATION OF MULTI-DRUG-RESISTANT HIV-1 VARIANTS AND HAS A DESIRABLE CENTRAL NERVOUS SYSTEM (CNS) PENETRATION PROPERTY IN VITRO (2015)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Amano, Yasushi Tojo, Pedro Miguel Salcedo-Gómez, Garth L. Parham, Prasanth R. Nyalapatla, Debananda Das, Arun K. Ghosh and Hiroaki Mitsuya
  • 雑誌名: Antimicrobial Agents and Chemotherapy 巻: 59 号: 5 ページ: 2625-2635
  • DOI: 10.1128/aac.04757-14
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-based design, synthesis, X-ray studies, and biological evaluation of novel HIV-1 protease inhibitors containing isophthalamide-derived P2-ligands. (2015)
  • 著者名/発表者名: Arun K. Ghosh, Jun Takayama, Luke A. Kassekert, Jean-Rene Ella-Menye, Sofiya Yashchuk, Johnson Agniswamy, Yuan-Fang Wang, Manabu Aoki, Masayuki Amano, Irene T. Weber, Hiroaki Mitsuya.
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem Lett. 巻: 25 号: 21 ページ: 4903-4909
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.05.052
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design of gem-Difluoro-bis-Tetrahydrofuran as P2 Ligand for HIV-1 Protease Inhibitors to Improve Brain Penetration: Synthesis, X-ray Studies, and Biological Evaluation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Arun K. Ghosh, Sofiya Yashchuk, Akira Mizuno, Nilanjana Chakraborty, Johnson Agniswamy, Yuan-Fang Wang, Manabu Aoki, Pedro Miguel Salcedo Gomez, Masayuki Amano, Irene T. Weber, Hiroaki Mitsuya.
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 10 号: 1 ページ: 107-115
  • DOI: 10.1002/cmdc.201402358
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dimerization of HIV-1 protease occurs through two steps relating to the mechanism of protease dimerization inhibition by darunavir. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi H, Takamune N, Nirasawa T, Aoki M, Morishita Y, Das D, Koh Y, Ghosh AK, Misumi S, Mitsuya H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 巻: 111 号: 33 ページ: 12234-9
  • DOI: 10.1073/pnas.1400027111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conserved hydrogen-bonding network of P2 bis-tetrahydrofuran containing HIV-1 protease inhibitors (PI) with protease active site amino acid-backbone aid in their activity against PI-resistant HIV. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yedidi RS, Garimella H, Aoki M, Aoki H, Desai DV, Chang SB, Davis DA, Fyvie WS, Kaufman JD, Smith DW, Das D, Wingfield PT, Maeda K, Ghosh AK and Mitsuya H.
  • 雑誌名: Antimicrob Agents Chemother 巻: 58 号: 7 ページ: 3679-88
  • DOI: 10.1128/aac.00107-14
  • 査読あり
• [学会発表] 4’-Modified NRTIs’ Potent Anti-HIV Activity Stems from Strong RT Active Site Binding. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu Y, Das D, Kohgo S, Hattori S, Hayashi H, Matsuda K, Stefan G. Sarafianos SG, Mitsuya H, and Maeda K.
  • 学会等名: 2017 Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections (CROI)
  • 発表場所: シアトル、アメリカ
  • 年月日: 2017-02-12
• [学会発表] KU-241が前例を見ない程強力な抗HIV活性を発揮する機序の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 宏典, 青木 学, Debananda Das, 服部 真一朗, 青木 宏美, 鍬田 伸好, 高松 悠樹, Yedidi Ravikiran, 長谷川 和也, Arun K Ghosh and 満屋 裕明
  • 学会等名: 第30回日本エイズ学会学術集会・総会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] 表面プラズモン共鳴法を用いた新規HIV-1侵入阻害剤活性評価法の樹立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松田 幸樹, 林 宏典, 原田 恵嘉, 服部 真一朗, 鳴海 哲夫, 玉村 啓和, 吉村 和久, 満屋 裕明, 前田 賢次
  • 学会等名: 第30回日本エイズ学会学術集会・総会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] DRV耐性株を含む種々の多剤耐性変異株にも有効な新規抗HIV薬候補化合物KU-241の体内動態・脳組織内濃度・2週間反復投与毒性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鍬田 伸好, 青木 学, 服部 真一朗, 青木 宏美, 林 宏典, 前田 賢次, Arun K. Ghosh, 満屋 裕明
  • 学会等名: 第30回日本エイズ学会学術集会・総会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] HIV-1プロテアーゼのflap領域と相互作用する化合物はdarunavir高度耐性HIV-1を強力に阻害する (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 宏典, 青木 学, Yedidi Ravikiran, 中田 浩智, Debananda Das, 中村 照也, 長谷川 和也, 山縣 ゆり子, Arun K Ghosh, 満屋 裕明
  • 学会等名: 第26回抗ウイルス療法学会総会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-05-13
• [学会発表] 前例を見ない程強力な活性を有する新規HIV-1プロテアーゼ阻害剤KU-241の同定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 服部 真一朗, 青木 学, 鍬田 伸好, 青木 宏美, 林 宏典, Arun K. Ghosh, 前田 賢次, 満屋 裕明
  • 学会等名: 第26回抗ウイルス療法学会総会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-05-13
• [学会発表] 本邦におけるHIV感染者・AIDS発症者数の動向とARTの医療経済的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾又 一実, 菊池 嘉, 岡 慎一, 満屋 裕明. 本邦におけるHIV感染者・AIDS発症者数の動向とARTの医療経済的解析
  • 学会等名: 第26回抗ウイルス療法学会総会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-05-13
• [学会発表] Novel protease inhibitors, which bind to protease’s flap region, strongly inhibit multi-drug resistant HIV-1 variants including darunavir-resistant variants (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironori Hayashi、Manabu Aoki、Ravikiran S. Yedidi、Hirotomo Nakata、Debananda Das、Teruya NakamuraKazuya Hasegawa、Yuriko Yamagata、Arun K. Ghosh、Hiroaki Mitsuya
  • 学会等名: 第29回日本エイズ学会学術集会・総会
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京都）
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] In vitro evaluation of the genotoxic potential of the novel anti-HIV protease inhibitor, KU-241, which is potent against multi-PI-Resistant HIV-1 variants (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobuyo Higashi-Kuwata、Manabu Aoki1、Shinichiro Hattori、Hiromi Ogata-Aoki、Hironori Hayashi、Kenji Maeda、Arun K. Ghosh、Hiroaki Mitsuya
  • 学会等名: 第29回日本エイズ学会学術集会・総会
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京都）
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] 新規HIV-1 プロテアーゼ阻害剤KU-241 の同定と抗HIV 活性の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 服部 真一朗、青木 学、鍬田 伸好、青木 宏美、林 宏典、Arun K. Ghosh、前田 賢次、満屋 裕明
  • 学会等名: 第29回日本エイズ学会学術集会・総会
  • 発表場所: 東京ドームホテル（東京都）
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] Novel protease inhibitors, which bind to the flap region of HIV-1 protease, strongly inhibit multi-drug resistant HIV-1 variants including darunavir- resistant variants. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironori Hayashi, Manabu Aoki, Ravikiran S. Yedidi, Hirotomo Nakata, Debananda Das, Teruya Nakamura, Kazuya Hasegawa, Yuriko Yamagata, Arun K. Ghosh and Hiroaki Mitsuya
  • 学会等名: 第16回熊本エイズセミナー
  • 発表場所: 阿蘇ホテルグランビリオ（熊本県阿蘇市）
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] Modified P1-Moiety Enhances Antiviral Activity against Drug-Resistant HIV-1 Variants and Central Nervous System (CNS) Penetration Effectiveness of Newly-Generated HIV-1 Protease Inhibitors In Vitro. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Amano and Hiroaki Mitsuya
  • 学会等名: 第16回熊本エイズセミナー
  • 発表場所: 阿蘇ホテルグランビリオ（熊本県阿蘇市）
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] 新規HIV-1プロテアーゼ阻害剤開発と構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 宏典、青木 学、Yedidi Ravikiran、中田 浩智、Debananda Das、中村 照也、長谷川 和也、山縣 ゆり子、Arun K Ghosh、満屋 裕明
  • 学会等名: 第17回白馬シンポジウム in 米子
  • 発表場所: 鳥取大学医学部（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2015-06-19
• [学会発表] HIV-1プロテアーゼ （PR） の二量体化は2ステップで起こりdarunavirのPR二量体化阻害は最初のステップで起こる (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 宏典、高宗 暢暁、韮澤 崇、青木 学、森下 宣彦、Debanannda Das、閌 康博、三隅 将吾、満屋 裕明
  • 学会等名: 第28回エイズ学会総会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪市北区）
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] Dimerization of HIV-1Protease Occurs through Two Steps, Which Relates to the Mechanism of Protease to the Mechanism of Protease Dimerization Inhibition by Darunavir (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 宏典、満屋 裕明
  • 学会等名: 15th Kumamoto AIDS Seminar
  • 発表場所: 阿蘇グランヴィリオホテル（熊本県阿蘇市）
  • 年月日: 2014-10-01 – 2014-10-03
• [学会発表] HIV-1プロテアーゼ (PR) の二量体化は2ステップで起こりダルナビルのPR二量体化阻害は最初のステップで起こる (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 宏典、高宗 暢暁、韮澤 崇、青木 学、森下 宣彦、Debanannda Das、閌 康博、三隅 将吾、満屋 裕明
  • 学会等名: 第16回白馬シンポジウムin熊本
  • 発表場所: 熊本大学（熊本市中央区）
  • 年月日: 2014-06-13 – 2014-06-14
• [学会発表] HIV-1の高度darunavir耐性発現にはdarunavir高感受性を単独で付与するV32Iの獲得が重要である (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木 学、満屋 裕明
  • 学会等名: 第16回白馬シンポジウムin熊本
  • 発表場所: 熊本大学（熊本市中央区）
  • 年月日: 2014-06-13 – 2014-06-14
• [学会発表] 多剤耐性HIV-1変異体に強力な活性を発揮する新規プロテアーゼ阻害剤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木 学、林 宏典、Ravikiran S. Yedidi、Debananda Das、青木 宏美、Cuthbert D. Martyr、Arun K. Ghosh、満屋 裕明
  • 学会等名: 第24回抗ウイルス療法研究会総会
  • 発表場所: ハイランドリゾートホテル（山梨県富士吉田市）
  • 年月日: 2014-05-07 – 2014-05-08
• [学会発表] 高い中枢神経系 (CNS) 移行性と強力な抗HIV-1活性を有する新規HIV関連神経認知障害 (HAND) 予防/治療薬の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 天野 将之、Pedro Miguel Salcedo-Gomez、Arun K. Ghosh、満屋 裕明
  • 学会等名: 第24回抗ウイルス療法研究会総会
  • 発表場所: ハイランドリゾートホテル（山梨県富士吉田市）
  • 年月日: 2014-05-07 – 2014-05-08
• [産業財産権] HIV-1 PROTEASE INHIBITORS AND USES THEREOF (2014)
  • 発明者名: GHOSH A, RAO V, MITSUYA H
  • 権利者名: Purdue U. & Kumamoto U.
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-05-16
  • 取得年月日: 2015-05-15
  • 外国