FDA承認薬の転用はCOVID-19の治療に役立つ可能性
ペンシルベニア州立大学の科学者が主導した新しい研究によると、2型糖尿病、C型肝炎、HIVを含むいくつかのFDA承認薬が、SARS-CoV-2のデルタ変異株がヒト細胞において複製する能力を大幅に低下させます。
具体的に、研究チームは、これらの薬剤が、感染したヒト細胞でのSARS-CoV-2複製に不可欠なプロテアーゼと呼ばれる特定のウイルス酵素を阻害することを発見しました。
「SARS-CoV-2ワクチンはスパイクタンパク質を標的としますが、このタンパク質は強い淘汰圧下にあり、オミクロン株で確認されたような、重大な変異を受ける可能性があります。」
とペンシルベニア州立大学の生化学および分子生物学の助教授であるジョイス・ホセ氏は述べています。
「スパイクタンパク質以外で、進化する可能性が低いウイルスを部分的に標的とするSARS-CoV-2治療薬は緊急に必要であるままです。」
以前の研究では、2つのSARS-CoV-2酵素（メインプロテアーゼ, Mpro とパパイン様プロテアーゼ,PLpro を含んだプロテアーゼ）が抗ウイルス薬開発の有望な標的であることが示されています。
たとえば、ファイザー社のCOVID-19療法であるパキロビッド(Paxlovid)は、Mproを標的としています。
ホセ氏によれば、これらの酵素は比較的安定しています。
したがって、薬剤耐性変異が急速に発生する可能性は低いと考えられています。
ペンシルベニア州立大学の生化学および分子生物学の教授である村上勝彦氏は、これらのウイルスプロテアーゼは、タンパク質を切断または切断する能力があるため感染細胞がSARS-CoV-2を複製することに不可欠であると述べました。
「SARS-CoV-2は、RNAゲノムからポリタンパク質と呼ばれる長いタンパク質を生成します。これらのタンパク質は、これらのプロテアーゼによって順番に個々のタンパク質に切断され、機能的なウイルス酵素とタンパク質が形成され、細胞に入るとウイルス複製が始まります。 」
と村上氏は説明しました。
「これらのプロテアーゼの1つを阻害すると、ウイルス感染者でのSARS-CoV-2のさらなる拡散を止められる可能性があります。」
研究チームは、生きているヒトの細胞中のMproおよびPLproプロテアーゼの阻害剤を迅速に同定するための分析評価を行いました。
「他の分析評価も利用できますが、生細胞で実施できるように新しい診断システムを作りました。
これにより、ヒト細胞に対する阻害剤の毒性を同時に測定することができました。」
とホセ氏は述べています。
研究者らは、診断システムを使用して、HIVおよびC型肝炎プロテアーゼの阻害剤、特定の原生動物の寄生虫に発生するシステインプロテアーゼ、2型糖尿病に関与するヒト酵素であるジペプチジルペプチダーゼを含む64個の化合物のライブラリーをMproまたはPLproを阻害する能力に対してテストしました。
研究チームは64個の化合物から、90％の細胞生存率でプロテアーゼ活性の50％の減少のカットオフに基づいて、Mpro活性に影響を与える11個とPLpro活性に影響を与える5個の化合物を特定しました。
生化学および分子生物学の准研究教授であるアヌープ・ナラヤナン氏は、ライブ共焦点顕微鏡を使用して化合物の活性を監視しました。
「化合物がプロテアーゼに影響を及ぼしている場合、細胞の特定の領域で蛍光が見られるように実験を設計しました。」
とナラヤナン氏は述べています。
次に、研究チームは、ペンシルベニア州立大学のエヴァJ.ペルABSL-3先端生物学研究所のBSL-3施設において、生きたヒト細胞でのSARS-CoV-2ウイルスに対する16個のPLproおよびMpro阻害剤の抗ウイルス活性を評価しました。
そしてそれらのうちの8個がSARS-CoV-2に対して用量依存的な抗ウイルス活性を持っていることを発見しました。
具体的には、シタグリプチンとダクラタスビルがPLproを阻害し、MG-101、塩酸リコリン、メシル酸ネルフィナビルがMproを阻害することを発見しました。
これらのうち、研究チームは、MG-101がスパイクタンパク質のプロテアーゼプロセシングを阻害することにより、ウイルスが細胞に感染する能力も妨げることを発見しました。
「選択した阻害剤で細胞を前処理すると、MG-101だけがウイルスの細胞への侵入に影響を与えることがわかりました。」
とナラヤナン氏は述べました。
さらに、研究者らは、Mpro阻害剤とPLpro阻害剤の組み合わせで細胞を処理すると、付加的な抗ウイルス効果があり、SARS-CoV-2複製をさらに強力に阻害されることを発見しました。
「細胞培養では、Mpro阻害剤とPLpro阻害剤を組み合わせると、毒性を増すことなくウイルスに対してより強い効果があることを示しました。」
とホセ氏は述べています。
「この併用阻害は非常に強力です。」
MG-101がMproプロテアーゼの活性を阻害するメカニズムを調査するために、生化学および分子生物学のポスドク研究員であるマンジュ・ナルワル氏ら科学者は、X線結晶学を使用して、Mproと複合体を形成したMG-101の高解像度構造を取得しました。
「MG-101がMproの活性部位とどのように相互作用しているかを確認することができました。」
とナルワル氏は述べています。
「この阻害剤はポリタンパク質を模倣し、プロテアーゼと同様の方法で結合するため、プロテアーゼがポリタンパク質に結合して切断するのをブロックします。これは、ウイルスの複製に不可欠なステップです。」
村上氏は、「MG-101化合物がどのように活性部位に結合するかを理解することで、さらに効果的な新しい化合物を設計できる。」
と付け加えました。
実際、研究チームは、X線結晶学によって決定された構造に基づいて新しい化合物を設計中です。彼らはまた、マウスにおいてインビトロで有効であることがすでに実証されている併用薬を試験することを計画しています。
科学者たちはSARS-CoV-2のデルタ変異株を研究していましたが、大幅に変異する可能性が低いウイルスの部分を標的としているため、この薬はオミクロン株および将来の変異株に対しても有効である可能性が高いと述べました。
「広範囲のコロナウイルスに対する広範囲の抗ウイルス薬の開発は、循環と新たなコロナウイルス感染症の究極の治療戦略です。」
とホセ氏は述べました。
「私たちの研究は、MproとPLproの活動を阻害する効果を示す特定のFDA承認薬を転用することが、SARS-CoV-2との闘いにおいて役立つ戦略である可能性があることを示しています。」
【以下のリンクより引用】
Repurposing FDA-approved drugs may help combat COVID-19
Medical Xpress
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