| 研究課題/領域番号 |
20K06982
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| 研究機関 | 公益財団法人微生物化学研究会 |
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研究代表者 |
大塚 安成 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (00778219)
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| 研究分担者 |
高橋 良昭 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 特任研究員 (70171535)
五十嵐 雅之 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 部長 (40260137)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 抗生物質 / アミノグリコシド / 構造活性相関 / 多剤耐性グラム陰性菌 / カルバペネム耐性 |
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| 研究実績の概要 |
多剤耐性グラム陰性菌の出現と蔓延は世界中で社会問題となっている．特にカルバペネム耐性腸内細菌科細菌(CRE)，カルバペネム耐性緑膿菌，カルバペネム耐性アシネトバクターによる感染症は，世界保健機関とアメリカ疾病予防管理センターにより深刻な脅威と位置付けられており早急な対策が求められている．我々はアミノグリコシドがCREに対して比較的感受性を維持しており，かつ緑膿菌においてもカルバペネムを凌駕する活性を示している点に着目し，昨年度に引き続き多剤耐性グラム陰性菌に有効なアミノグリコシド抗菌剤の合成的探索を実施した．
CREの多くは現在臨床で使用されている全てのアミノグリコシドが無効となる16S rRNAメチル化転位酵素を産生しており，これを克服した誘導体の創成が求められる．今年度は合成スキームの改良を行い，さらに過去に報告されたkanamycin タイプのアミノグリコシド，及びribostamycin，butirosin Bの構造活性相関研究において活性が向上した変換方法を参考に新たな誘導体の合成と活性評価を行なった．その結果アミノグリコシド修飾不活化酵素の影響を受けない構造変換を施したbutirosin Bタイプの誘導体では，16S rRNAメチル化転位酵素産生菌への活性は親化合物であるbutirosin Bと同程度であった．一方でribostamycin は本耐性菌に対しては無効であるが，ribostamycinの１位アミノ基をメチル化した誘導体は本耐性菌への活性向上が確認された．この知見は16S rRNA メチル化転位酵素産生菌の影響を受けない誘導体の創成に役立つと考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度に引き続き，多剤耐性グラム陰性菌に有効なアミノグリコシド抗菌剤の合成的探索を実施した．カルバペネム耐性腸内細菌科細菌(CRE)の多くは現在臨床で使用されている全てのアミノグリコシドが無効となる16S rRNAメチル化転位酵素を産生する．本酵素を克服する誘導体を創成すべく合成スキームの改良を行い，さらに過去に報告されたkanamycin，ribostamycin，butirosin Bの構造活性相関研究において活性が向上した誘導体及びその類縁化合物の合成と活性評価を行った．具体的には酸処理で容易に切断されやすいリボース部位が影響を受けない合成条件の検討を行うと共に，その手法を用いたribostamycin，butirosin Bにおける3'位，4'位ジデオキシ化，6'位ジメチルアミノ化，5''位アミノ化などを実施した．合成した誘導体の16S rRNAメチル化転位酵素産生菌とCREが関与する大腸菌，肺炎桿菌，さらに黄色ブドウ球菌などグラム陽性菌に対する抗菌力を評価した．その結果butirosin Bタイプの誘導体に関しては，16S rRNAメチル化転位酵素産生菌への活性は親化合物と変わらなかった．一方，ribostamycinタイプの誘導体に関しては１位アミノ基のメチル化により本耐性菌への活性発現が確認された．既に臨床で使用されているribostamycinのシンプルな化学修飾によりCREに関連する耐性菌への活性増強につながり得る知見は興味深く，更なる構造活性相関に大いに役立つと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
現状の課題はbutirosin B，ribostamycin誘導体の16S rRNAメチル化転位酵素を産生する耐性菌に対するさらなる活性向上と，アミノグリコシド修飾不活化酵素の影響を受けない誘導体の創成である．アミノグリコシド修飾不活化酵素による耐性機構は既に解明されており，ribostamycin，butirosin Bの然るべき位置の化学修飾によりこれらの酵素の影響を回避する術が確立されている．しかしながらアミノグリコシド修飾不活化酵素を避ける化学変換を施すのみでは，16S rRNAメチル化転位酵素産生菌に対する活性向上には不十分であり，さらなる抗菌力の増強が求められる．Butirosin B，ribostamycin誘導体の化学構造における16S rRNAメチル化転位酵素産生菌への活性に関与する箇所を解明し，新たな修飾方法の確立を目指す．今年度の研究よりribostamycinの適切な位置のアミノ基のメチル化で本耐性菌への活性付与につながる可能性が示唆されており，より有効な変換方法の探索を行う．また最近ribostamycinと構造の類似したparomomycinを誘導化し，16S rRNAメチル化転位酵素への活性を付与させた構造活性相関研究が他の研究グループにより報告された．これらの誘導化の手法も本研究に応用できないか検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究課題は研究代表者が生物系の研究室に在籍している際に開始した．しかしながら，昨年度に研究代表者が化学系の研究室に移動することになった．本研究における誘導体合成は化学的な側面が強く，当初の計画では合成で使用する試薬，イオン交換樹脂，原料となるアミノグリコシドの購入費用を考え，予算請求を行なっていた．新たに配属された部署では，長年に渡りアミノグリコシドを基盤とした創薬研究を実施しており，誘導体合成に必要となる試薬類，及び誘導化の原料となるアミノグリコシドが多数備わっていた．そのため物品の購入費用が削減されたため，次年度使用額が生じた．
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| 備考 |
IMC 微生物化学研究所 https://www.bikaken.or.jp
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