コロナウイルス制圧のための新規膜融合阻害ペプチドの創出と合理的な設計法の確立

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19366
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 児玉 栄一 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (50271151)
• 研究分担者: 大石 真也 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (80381739)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: SARS-CoV-2 / 創薬 / 膜融合 / ヘリックス / ペプチド

研究実績の概要

新型コロナウイルスは、細胞侵入に重要な役割を果たすスパイクタンパクのC末端側にS2サブユニットをもつ。本研究では我々が確立したS2サブユニットを標的としたペプチド設計法とin vitro 耐性誘導を組み合わせ、１）設計-２）評価-３）耐性ウイルス誘導-４）耐性機序の解明-５）耐性機序を利用し、より強力で薬剤耐性を生じにくい阻害剤を効果的にかつ短期間に開発することを目標とした。研究期間内にふたつの効率的な抗ウイルス活性の評価方法を確立した。ひとつは、非感染系かつハイスループットなELISA法であり、3時間以内にその評価を可能とする。本法は細胞等を利用しないため、培養中に起こりうる標的細胞に対する毒性やペプチドの分解などを考慮せず、ヒットペプチドを同定しうる。もうひとつは、標的細胞としてVero細胞と感染性ウイルスを用い、より簡便で迅速なMTT色素法を組み合わせた培養評価系である。これらを駆使し、ヘリックス構造に必須の51残基の両端からアミノ酸を欠失させたペプチドを約２０合成し、ウイルス感染を抑制しうる重要な3か所のアミノ酸配列を同定することができた。ペプチド長を短くするためにこの3か所のうち2か所を有するペプチドを複数合成したが、一か所でも削除するとそのいずれでも活性が低下した。特にHR2領域中央にある部位は重要であり、アミノ酸置換で劇的に活性が低下した。これらのin vitroデータと構造予測AIであるAlphafold2を駆使し、効果発現と構造学的考察を加えて論文報告をした。本研究では、タンパク間相互作用解析、構造予測、感染実験を学理的に融合し、新型コロナウイルスをモデルとして抗ウイルス効果を有するペプチドを実際に同定することにより、迅速かつ安全に感染症治療ペプチド薬の開発を行う研究方針を確立できることを証明した。

研究成果

• [雑誌論文] Helix-based screening with structure prediction using artificial intelligence has potential for the rapid development of peptide inhibitors targeting class I viral fusion (2024)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Satoshi、Kuroda Mio、Aoki Keisuke、Kawaji Kumi、Hiramatsu Yoshiki、Sasano Mina、Nishiyama Akie、Murayama Kazutaka、Kodama Eiichi N.、Oishi Shinya、Hayashi Hironori
  • 雑誌名: RSC Chemical Biology 巻: 5 ページ: 131～140
  • DOI: 10.1039/D3CB00166K
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Helical peptides with disordered regions for measles viruses provide new generalized insights into fusion inhibitors (2024)
  • 著者名/発表者名: Hirata Kazushige、Takahara Aoi、Suzuki Satoshi、Murakami Shumei、Kawaji Kumi、Nishiyama Akie、Sasano Mina、Shoji-Ueno Mariko、Usui Emiko、Murayama Kazutaka、Hayashi Hironori、Oishi Shinya、Kodama Eiichi N.
  • 雑誌名: iScience 巻: 27 ページ: 108961～108961
  • DOI: 10.1016/j.isci.2024.108961
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Real-world effectiveness of full and booster mRNA vaccination for coronavirus disease 2019 against disease severity during the delta- and omicron-dominant phases: A propensity score-matched cohort study using the nationwide registry data in Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Tetsuya、Asai Yusuke、Tsuzuki Shinya、Nomoto Hidetoshi、Matsunaga Nobuaki、Kodama Eiichi N.、Hayakawa Kayoko、Ohmagari Norio
  • 雑誌名: Journal of Microbiology, Immunology and Infection 巻: 57 ページ: 20～29
  • DOI: 10.1016/j.jmii.2023.12.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improving diagnostic accuracy of blood culture-positive cases in a cancer center via an antimicrobial stewardship program and infectious disease consultations (2024)
  • 著者名/発表者名: Itoh Naoya、Akazawa Nana、Kawabata Takanori、Yamaguchi Makoto、Kodama Eiichi N.、Ohmagari Norio
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 14 ページ: 2869
  • DOI: 10.1038/s41598-024-53543-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relationships of Fat Mass Index and Fat-Free Mass Index with Low-Density Lipoprotein Cholesterol Levels in the Tohoku Medical Megabank Community-Based Cohort Study (2024)
  • 著者名/発表者名: Takase Masato、総数25人中16番目
  • 雑誌名: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 巻: 31 ページ: 64535
  • DOI: 10.5551/jat.64535
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of the full-length hepatitis B virus core protein and its capsid formation (2024)
  • 著者名/発表者名: Aoki Keisuke、Tsuda Shugo、Ogata Naoko、Kataoka Michiyo、Sasaki Jumpei、Inuki Shinsuke、Ohno Hiroaki、Watashi Koichi、Yoshiya Taku、Oishi Shinya
  • 雑誌名: Organic &; Biomolecular Chemistry 巻: 22 ページ: 2218～2225
  • DOI: 10.1039/d3ob02099a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mental Health Problems among University Students under the Prolonged COVID-19 Pandemic in Japan: A Repeated Cross-Sectional Survey (2023)
  • 著者名/発表者名: Seto Moe、Usukura Hitomi、Kunii Yasuto、Hamaie Yumiko、Kodama Eiichi N.、Makino Yuko、Kinouchi Yoshitaka、Ito Chihiro、Ikeda Tadayoshi、Tomita Hiroaki
  • 雑誌名: The Tohoku Journal of Experimental Medicine 巻: 260 ページ: 1～11
  • DOI: 10.1620/tjem.2023.j012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Circulating Extracellular Vesicle Levels in Patients with Coronavirus Disease 2019 Coagulopathy: A Prospective Cohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Yudai、Takei Yusuke、Yamada Mitsuhiro、Sugino Shigekazu、Saito Koji、Aoyagi Tetsuji、Oshima Kengo、Kanamori Hajime、Baba Hiroaki、Takei Kentarou、Tokuda Koichi、Kodama Eichi N.、Kamo Tetsuro、Kamio Tadashi、Kasai Takehiko、Ogawa Satoru、Yamauchi Masanori
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 12 ページ: 3460～3460
  • DOI: 10.3390/jcm12103460
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid Detection of SARS-CoV-2 RNA Using Reverse Transcription Recombinase Polymerase Amplification (RT-RPA) with Lateral Flow for N-Protein Gene and Variant-Specific Deletion-Insertion Mutation in S-Protein Gene (2023)
  • 著者名/発表者名: Malaga Jose L.、総数24人中21番目
  • 雑誌名: Viruses 巻: 15 ページ: 1254～1254
  • DOI: 10.3390/v15061254
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Investigation of oral macrolide prescriptions in Japan using a retrospective claims database, 2013-2018 (2023)
  • 著者名/発表者名: Ide Satoshi、Ishikane Masahiro、Aoyagi Kensuke、Ono Akane、Asai Yusuke、Tsuzuki Shinya、Kusama Yoshiki、Gu Yoshiaki、Kodama Eiichi、Ohmagari Norio
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 18 ページ: e0287297
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0287297
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Carotid Intima Media Thickness and Risk Factor for Atherosclerosis: Tohoku Medical Megabank Community-Based Cohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Takase Masato、Nakaya Naoki、Nakamura Tomohiro、Kogure Mana、Hatanaka Rieko、Nakaya Kumi、Chiba Ippei、Kanno Ikumi、Nochioka Kotaro、Tsuchiya Naho、Hirata Takumi、Hamanaka Yohei、Sugawara Junichi、Kobayashi Tomoko、Fuse Nobuo、Uruno Akira、Kodama Eiichi N、Kuriyama Shinichi、Tsuji Ichiro、Hozawa Atsushi
  • 雑誌名: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 巻: 30 ページ: 1471～1482
  • DOI: 10.5551/jat.64039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Association of Lung Function and Carotid Intima-Media Thickness in a Japanese Population: The Tohoku Medical Megabank Community-Based Cohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Takase Masato、Yamada Mitsuhiro、Nakamura Tomohiro、Nakaya Naoki、Kogure Mana、Hatanaka Rieko、Nakaya Kumi、Kanno Ikumi、Nochioka Kotaro、Tsuchiya Naho、Hirata Takumi、Hamanaka Yohei、Sugawara Junichi、Kobayashi Tomoko、Fuse Nobuo、Uruno Akira、Kodama Eiichi N、Kuriyama Shinichi、Tsuji Ichiro、Hozawa Atsushi
  • 雑誌名: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 巻: 30 ページ: 1022～1044
  • DOI: 10.5551/jat.63826
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HIV-1 Resistance to Islatravir/Tenofovir Combination Therapy in Wild-Type or NRTI-Resistant Strains of Diverse HIV-1 Subtypes (2023)
  • 著者名/発表者名: Cilento Maria E.、Wen Xin、Reeve Aaron B.、Ukah Obiaara B.、Snyder Alexa A.、Carrillo Ciro M.、Smith Cole P.、Edwards Kristin、Wahoski Claudia C.、Kitzler Deborah R.、Kodama Eiichi N.、Mitsuya Hiroaki、Parniak Michael A.、Tedbury Philip R.、Sarafianos Stefan G.
  • 雑誌名: Viruses 巻: 15 ページ: 1990～1990
  • DOI: 10.3390/v15101990
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association of Central Blood Pressure and Carotid Intima Media Thickness with New-Onset Hypertension in People with High Normal Blood Pressure (2023)
  • 著者名/発表者名: Tokioka Sayuri、総数25人中19番目
  • 雑誌名: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 巻: 30 ページ: 1905～1916
  • DOI: 10.5551/jat.64151
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of Diabetes Family History on the Associations of Combined Genetic and Lifestyle Risks with Diabetes in the Tohoku Medical Megabank Community-Based Cohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Takase Masato、総数28人中17番目
  • 雑誌名: Journal of Atherosclerosis and Thrombosis 巻: 30 ページ: 1950～1965
  • DOI: 10.5551/jat.64425
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The risk of withdrawal from hypertension treatment in coastal areas after the Great East Japan Earthquake: the TMM CommCohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Rieko、Nakaya Naoki、Kogure Mana、Nakaya Kumi、Chiba Ippei、Kanno Ikumi、Hashimoto Hideaki、Nakamura Tomohiro、Nochioka Kotaro、Obara Taku、Hamanaka Yohei、Sugawara Junichi、Kobayashi Tomoko、Uruno Akira、Kodama Eiichi N.、Fuse Nobuo、Kuriyama Shinichi、Hozawa Atsushi
  • 雑誌名: Hypertension Research 巻: 46 ページ: 2718～2728
  • DOI: 10.1038/s41440-023-01454-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The association between depressive symptoms and masked hypertension in participants with normotension measured at research center (2023)
  • 著者名/発表者名: Tokioka Sayuri、総数25人中19番目
  • 雑誌名: Hypertension Research 巻: 47 ページ: 586～597
  • DOI: 10.1038/s41440-023-01484-8
  • 査読あり / オープンアクセス