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Summary in Japanese (和文要旨)
これまで様々なウイルス感染症が世界中で発生、流行している。感染や重症化
を抑制するためのワクチン開発も実施されているが、感染症のコントロールに
は治療薬の開発も必須である。デングウイルス (DENV) は熱帯及び亜熱帯地域
における最も深刻な感染症の 1 つであるデング熱及びデング出血熱の原因ウイ
ルスであるが、DENV 感染症に対する抗ウイルス薬は存在していない。また、重
症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) は、新型コロナウイルス感
染症 (COVID-19) の病原体であり、2019 年 11 月に中国で確認されて以降、世界
的な流行が国際社会の公衆衛生において非常に深刻な問題となっている。抗
SARS-CoV-2 作用を有する治療薬は存在しているものの、薬効が不十分あるいは
安全性、薬物相互作用などに懸念があり、新規抗ウイルス薬の開発が望まれてい
る。
抗ウイルス薬は多くのプロセスを経て開発される。創薬初期段階では、in vitro
において、ウイルスが保有する酵素活性やウイルス感染細胞におけるウイルス
増殖などを指標としたアッセイ法などを用いて、化合物スクリーニングを行い、
抗ウイルス薬候補のシーズを得ることが必要である。このシーズは、化合物の官
能基等を変換して構造を最適化し、in vitro における薬効を高めるとともに、代
謝安定性、経口吸収性などの薬物動態も考慮して抗ウイルス薬候補となる。創薬
後期段階では、in vitro における薬効のみならず、マウス感染モデル等の in vivo
における薬効を示す化合物の中から、臨床で治療効果を示す可能性を有する抗
ウイルス薬候補が選択される。
本研究は DENV 及び SARS-CoV-2 を対象として、新規抗ウイルス薬の開発に
寄与する知見を獲得することを目的として、第 I 章では DENV を対象とした創
薬初期段階である抗ウイルス薬候補のシーズの探索を実施した。また、第 II 章
では SARS-CoV-2 を対象として、COVID-19 治療薬候補のエンシトレルビルにつ
いて、創薬後期段階であるマウス感染モデルを用いた in vivo での薬効評価を実
施した。
第 I 章では、培養細胞感染系を用いた化合物スクリーニングにより新規抗
DENV 化合物を選抜し、更にその作用メカニズムを明らかにした。化合物スクリ
ーニング方法として、DENV 2 型 (DENV2) の接種により細胞死を引き起こすハ
ムスター由来の BHK-21 細胞に約 7,000 個の化合物を作用させて、各化合物によ
る細胞死の抑制を判定する方法を用いた。その結果、抗 DENV2 活性を持つ新規
化合物として、ベンズイミダゾール骨格を有する化合物 B 及び、キノロン骨格
を有する化合物 X 並びに化合物 Y を見出した。化合物 B、化合物 X、化合物 Y
は DENV2 に対して薬剤の有効性の指標である 50%効果濃度（EC50）が 1.32、
70
3.88、9.19 μM の抗ウイルス活性を示した。次に、本化合物の標的部位を同定す
ることを目的として、化合物存在下で DENV2 を継代し、化合物耐性ウイルス分
離を試みたところ、ウイルスゲノムに数ヶ所のアミノ酸変異が確認された。認め
られた変異と化合物の作用の関係を確認するために、リバースジェネティクス
法を用いて、アミノ酸置換ウイルスを作製し、化合物に対する感受性の変化を評
価した結果、DENV2 の膜タンパク質である非構造タンパク質 4A (NS4A) の C87S
の変異が化合物 B に対する感受性低下に寄与することが明らかになった。また
化合物 X 並びに化合物 Y は、NS5 のメチルトランスフェラーゼドメインの V130A
の変異が当該化合物に対する感受性低下に寄与することを明らかにした。
第 II 章では、北海道大学と塩野義製薬の共同研究において、SARS-CoV-2 の
3C 様プロテアーゼを標的とした化合物スクリーニングから得られた化合物の構
造を最適化することにより得られたエンシトレルビルを対象として、SARSCoV-2 の in vivo 感染モデルを用いて薬効を評価した。本化合物は、第 I 章で記載
した化合物評価技術の活用により抗ウイルス活性が見出され、これまでにオミ
クロン株を含む様々な SARS-CoV-2 変異株に対して in vitro での有効性が示され
ている。また、代謝安定性、経口吸収性などの薬物動態プロファイルが優れてお
り、マウス感染モデルにおいて感染直後に投与することにより、用量依存的な抗
ウイルス効果が認められていた。しかし、臨床現場では、抗ウイルス薬投与は感
染直後ではなく、感染から一定時間後に投与が開始される。そこで本研究では、
SARS-CoV-2 の経鼻接種から一定時間後にエンシトレルビル投与を開始した際
の in vivo での薬効を評価した。具体的には SARS-CoV-2 ガンマ株をマウスに経
鼻接種後 24 時間でエンシトレルビル投与を開始し、肺内ウイルス量の減少及び
体重減少抑制効果を評価した。更に、マウスに対して高病原性を示す SARS-CoV2 マウス馴化株 (MA-P10) を用いて、エンシトレルビル投与により、MA-P10 株
感染によって生じる、致死、体重減少、肺の炎症等の所見に対する影響を評価し
た。その結果、エンシトレルビルは感染マウスの肺内ウイルス力価、ウイルス
RNA 量共に、用量依存的に減少させ、本効果が、生存率の改善、体重減少の抑
制、肺病変の減少、及び炎症性サイトカイン/ケモカインの産生抑制と相関して
いることを明らかにした。
以上より、第 I 章では DENV2 感染細胞の細胞生存率を指標とした化合物スク
リーニングにより抗 DENV 活性を有する新規化合物及びその標的部位を同定し、
複数の新規メカニズムを有する抗ウイルス薬候補のシーズを見出した。今回見
出された抗 DENV 活性を有する新規化合物の抗ウイルス活性は μM レベルであ
り、更なる抗ウイルス活性の向上が必要と考えられるが、今後、当該候補化合物
の構造を最適化し、第 II 章で実施したマウス感染モデルで得られた知識・技術
を活用して in vivo 感染モデルを構築し、in vivo での薬効を示す抗ウイルス薬候
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補を選抜することが期待される。
第 II 章では COVID-19 治療薬候補として開発されたエンシトレルビルを対象
として、SARS-CoV-2 感染 24 時間後からの投与における in vivo での抗ウイルス
活性及び症状改善効果を確認した。本研究で得られた結果により、エンシトレル
ビルが臨床においても抗ウイルス活性を示し、かつ COVID-19 症状を改善する
治療効果を発揮することが期待され、COVID-19 治療薬として臨床開発のステー
ジに進むことが可能になった。更にエンシトレルビルは 2022 年 11 月 22 日、日
本において COVID-19 に係る治療薬として緊急承認を得られており、本研究成
果は COVID-19 治療薬の創製に大きく貢献したと思われる。今後、非臨床の in
vivo 感染モデルで感染予防効果、伝播抑制効果等の効果を確認することにより、
臨床現場における COVID-19 の予防、伝播抑制効果に対するエンシトレルビル
の有効性の検証に繋げることを目指す。
本研究で示した抗ウイルス薬候補のシーズ探索手法や in vivo における薬効評
価方法を他のウイルスに応用することで、様々なウイルスに対する抗ウイルス
薬の開発も期待される。
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