JP5669111B2 - アラレマイシン又はその誘導体を有効成分とする抗マラリア薬 - Google Patents

Description

本発明は、マラリア原虫類による感染症の予防及び／又は治療に有用な抗マラリア薬に関し、さらに詳しくは、５−アセタミド−４−オキソ−５−ヘキセン酸（アラレマイシン）又はその誘導体を有効成分として含有するマラリアの予防及び／又は治療剤に関する。

マラリアは、ハマダラカによって媒介されるマラリア原虫により引き起こされる感染症で、熱帯、亜熱帯地方を中心に、有史以来人類のもっとも恐れられてきた感染症である。キニーネやクロロキンなどの特効薬により、一時は感染者数の減少が見られたが、１９５０年代後半から薬剤耐性の原虫が発見されはじめ、再興感染症として、今でも年間３〜５億人が感染、死者は１００万人とも２００万人とも言われる。他の多くの感染症はワクチンにより治療、予防がなされ、例えば天然痘は完全に撲滅されたが、マラリアの場合は原虫による感染であることや、複雑な生活環をもつことからか、多くの研究がなされているにもかかわらずワクチンの開発の糸口すら見いだせておらず、ワクチンの開発は本質的に困難ではないかと言われている。

新規な薬剤の開発や薬剤耐性のメカニズムについても多くの研究がなされているが、薬剤耐性を獲得した原虫が次々見つかっており、危機感が叫ばれている。既存の抗マラリア薬は一般に副作用が強く、蔓延地帯で予防的に使用することは出来ない。また、新薬の開発には膨大な費用が必要であり、経済的な問題も大きい。

２００５年阿波らが、染色体分配が阻害された結果生じる無核細胞の放出を検出指標としたスクリーニング（非特許文献１）により、放線菌Streptomyces sp. A012304株が生育する培地から大腸菌に対して抗菌力を持つ新規な構造の抗生物質であり、下記の式（Ａ）：

により表される「アラレマイシン（Alaremycin）」を発見した（非特許文献２）。

アラレマイシンは、５−アミノレブリン酸（５−Aminolevulinic acid：５−ＡＬＡ）を基質としポルフォビリノーゲン（Porphobilinogen：ＰＢＧ）を合成するポルフィリン・ヘム生合成系酵素であるポルフォビリノーゲン合成酵素（Porphobilinogen Synthase：ＰＢＧＳ）の阻害剤として作用していることが証明された（非特許文献３）。ＰＢＧＳは補因子となる金属イオンの違いから二つのタイプに分類され、一方はヒトを始めとする動物細胞や多くの細菌類に分布するＺｎ^２＋タイプで、他方は植物細胞と緑膿菌など一部の細菌類に分布するＭｇ^２＋タイプである（非特許文献４、５、６）。

ＰＢＧＳは生物の生存にかかせないポルフィリンおよびその関連化合物の合成に関わっており、その阻害剤であるアラレマイシンは、生産菌のスクリーニングに用いた大腸菌のみならず、病院内で日和見感染し多剤耐性菌として問題となる緑膿菌に対しても抗菌力を持つ（非特許文献３）。緑膿菌のＰＢＧＳはヒトのものとはその構造に相違点があるＭｇ^２＋タイプのＰＢＧＳであることから、抗菌剤という観点においてＭｇ^２＋タイプのＰＢＧＳが有効なターゲット分子になり得ると考えられる。

また、下記式（Ｂ）で表わされるアラレマイシンの酸アミド化合物は、抗ガン抗生物質のプリモカルシン（Primocarcin）として知られている（非特許文献７）。また、下記式（Ｃ）で表わされるアラレマイシンのメチルエステル化合物が、ガン光線力学治療用の光増感剤として知られている（特許文献１）。

一方ヒトや酵母等と同様にヒトマラリア原虫のミトコンドリアにもシトクロムＣなどのヘムタンパクが存在し電子伝達系が構成されているが、赤血球に感染して増殖している原虫内のＡＴＰ合成は非常に強力な解糖系にほぼ１００％依存しており、ＡＴＰ合成の観点から、ミトコンドリアの関与はほぼ無視できるというのが定説である（非特許文献７）。しかしながらマラリア原虫はヘモグロビンを大量に摂取して生きているにも関わらず、Ｍｇ^２＋タイプのＰＢＧＳをもち、ヘムを新規合成していることが知られている（非特許文献８、９）。

ところが、既に医薬品として実用化された抗マラリア剤であるアトバコン（Atovaquone）の作用機序はヒトマラリア原虫のミトコンドリア膜に存在するシトクロムｂｃ１複合体（複合体ＩＩＩ）を特異的に阻害する（非特許文献１０）ことにある。このことはミトコンドリアの電子伝達系は原虫の増殖に必須であることを示唆する。

ＡＴＰ合成が不要であるが、なぜミトコンドリアに電子伝達系が必要か、というのは未だ不明な点が多いが、ピリミジン合成系の酵素の一つ、ジヒドロオロト酸脱水素酵素がジヒドロオロト酸を還元してオロト酸にする際に放出される電子をユビキノン、シトクロムＣを経由してシトクロムＣ酸化酸素へと渡して働いているということが示唆されている（非特許文献１１）。加えてマラリア原虫は宿主由来のピリミジンを利用できない事が知られている（非特許文献１２）。

特開２００６−２８２５７７号公報

Ｂｉｏｃｈｉｍｉｅ、１９９９、８１、９０９−９１３． Ｂｉｏｓｃｉ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、２００５、６９、１７２１−１７２５． Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．Ａｇｅｎｔｓ Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．、２０１０、５４、２６７−２７２． Ｊ．Ｂｉｏｅｎｅｒｇ．Ｂｉｏｍｅｍｂｒ．、１９９５、２７、１６９−１７９． Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｊ．、１９９６、３２０、４０１−４１２． Ｍｏｌ．Ｇｅｎ．Ｇｅｎｅｔ．、１９９８、２５７、４８５−４８９． Ｃｏｍｐ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．、１９９０、Ｂ ９６、７７５−７８２ Ｃｕｒｒ．Ｇｅｎｅｔ．、２００２、４０、３９１−３９８． Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．Ｃｏｍｍ．、１９９２、１８７、７４４−７５０． Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．、１９９２、４３、１５４５−１５５３． Ｎａｔｕｒｅ、２００７、４４６，８８−９１． Ｉｎｆｅｃｔ．Ｄｉｓｏｒｄ．Ｄｒｕｇ Ｔａｒｇｅｔｓ．、２０１０、１０、２２６−２３９．

真に有効で副作用が少なく耐性原虫の現れにくい経済的に優れた抗マラリア薬の開発が望まれている。本発明の課題は、５−アセタミド−４−オキソ−５−ヘキセン酸（アラレマイシン）又はその誘導体を有効成分として含有するマラリアの予防及び／又は治療に有用な抗マラリア薬並びにこれらを用いた予防及び／又は治療方法を提供することにある。

本発明者らは、キニーネ、クロロキン、アトバコンに代表される抗マラリア薬の作用機序、これら抗マラリア薬への耐性の研究などをつぶさに追跡し、アラレマイシンがＰＢＧＳを阻害した場合、シトクロムＣなど一連のヘムタンパクの機能が失われ、ミトコンドリアの電子伝達系が不全となり、ピリミジン合成系が働かなくなって核酸合成及びタンパク質合成が著しく阻害され、マラリア原虫の増殖が抑えられるのではないかと着想した。赤血球中に寄生するマラリア原虫の増殖が抑えられれば、赤血球のターンオーバーにより結果的にマラリア原虫は消滅することになる。

また、熱帯熱マラリアでのアトバコン単独治療ではチトクロームｂ遺伝子の変異による再燃が多いが、本発明においてはこの弱点を克服できる。このように諸検討を重ねた結果、ついに本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、
（１）式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１は、ヒドロキシ基、アミノ基、非置換の直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜８のアルコキシ基又はアルキルアミノ基を表し、Ｒ^２は水素、置換若しくは非置換の直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜８のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数４〜１０の芳香族基を表し、Ｒ^３は水素若しくはメチル基を表す。）
で表わされるアラレマイシン（Alaremycin）若しくはその誘導体又はその薬理学的に許容される塩を有効成分として含有するマラリアの予防及び／又は治療剤に関する。
また、本発明は、
（２）Ｒ^１がヒドロキシ基、Ｒ^２がメチル基、Ｒ^３が水素であることを特徴とする上記（１）記載のマラリアの予防及び／又は治療剤や、
（３）Ｒ^１がメトキシ基、Ｒ^２がメチル基、Ｒ^３が水素であることを特徴とする上記（１）記載のマラリアの予防及び／又は治療剤、及び
（４）Ｒ^１がアミノ基、Ｒ^２がメチル基、Ｒ^３が水素であることを特徴とする上記（１）記載のマラリアの予防及び／又は治療剤に関する。
別の態様として、本発明は、式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１は、ヒドロキシ基、アミノ基、置換若しくは非置換の直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜８のアルコキシ基又はアルキルアミノ基を表し、Ｒ^２は水素、置換若しくは非置換の直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜８のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数４〜１０の芳香族基を表し、Ｒ^３は水素若しくはメチル基を表す。）
で表わされるアラレマイシン（Alaremycin）若しくはその誘導体又はその薬理学的に許容される塩を有効成分として含有する医薬を、それを必要とする患者に投与する工程を含むマラリアの予防及び／又は治療方法や、式（Ｉ）で表わされるアラレマイシン（Alaremycin）若しくはその誘導体又はその薬理学的に許容される塩をマラリアの予防及び／又は治療に使用する方法に関する。

本発明のアラレマイシン又はその誘導体は、マラリアの治療及び／又は予防剤として有用である。

化合物（Ｉ）における炭素数１〜８のアルコキシ基及びアルキルアミノ基のアルキル部分、並びに炭素数１〜８のアルキル基は、直鎖又は分岐のアルキル基のいずれでもよく、例えば、具体的にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル等の各基が挙げられる。また、置換又は非置換のアルキル基のいずれでもよく、これらの置換基としては、具体的には、１）フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子；２）メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ等のアルコキシ基；３）置換又は非置換の炭素数４〜６の環状アルキル基；４）置換又は非置換の炭素数４〜１０の芳香族基が挙げられる。環状アルキル基及び芳香族基は酸素、硫黄、窒素の各元素を一つ若しくはそれ以上含んでいてもよく、二種類以上の元素から構成されていてもよい。炭素数４〜６の環状アルキル基としては、具体的には、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ピロリジル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、モルホリル、ピペリジル、テトラヒドロピラニル等の各基が挙げられる。炭素数４〜１０の芳香族基としては、具体的には、ピロリル、イミダゾイル、オキサゾイル、ピラジル、ピリミジル、フラニル、チオフェニル、ピリジル、フェニル、インドイル、ベンゾオキサゾイル、キノリル、イソキノリル、クロメニル、ナフタレニル等の各基が挙げられる。これらの置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヒドロキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。

化合物（Ｉ）における炭素数４〜１０の芳香族基は、置換又は非置換の芳香族基のいずれでもよく、具体的にはピロリル、イミダゾイル、オキサゾイル、ピラジル、ピリミジル、フラニル、チオフェニル、ピリジル、フェニル、インドイル、ベンゾオキサゾイル、キノリル、イソキノリル、クロメニル、ナフタレニル等の各基が挙げられる。これらの置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヒドロキシ基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。

式（Ｉ）で表される化合物で、Ｒ^１がヒドロキシ基である化合物の薬理学的に許容される塩としては、薬理学的に許容される金属塩、アンモニウム塩、有機アミン付加塩等が挙げられ、薬理学的に許容される金属塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等の各アルカリ金属塩、マグネシウム、カルシウム等の各アルカリ土類金属塩、アルミニウム、亜鉛等の各金属塩が、薬理学的に許容されるアンモニウム塩としては、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム等の各塩が、薬理学的に許容される有機アミン塩としては、トリエチルアミン、ピペリジン、モルホリン、トルイジン等の各塩が挙げられる。

式（Ｉ）で表わされる化合物において、例えば前記記載の式（Ａ）〜（Ｃ）で表わされる化合物は公知化合物であり、また、Ｒ^１がアルコキシ基である化合物は、化合物（Ａ）から、常法によりエステル化することにより得ることができる。

式（Ｉ）で表わされる化合物の塩を取得したいとき、化合物（Ｉ）が塩の形で得られる場合には、そのまま精製すればよく、また、遊離の形で得られる場合には、適当な有機溶媒に溶解もしくは懸濁させ、酸を加えて通常の方法により塩を形成させればよい。

また 式（Ｉ）で表わされる化合物及びその薬理学的に許容される塩は、水あるいは各種溶媒との付加物の形で存在することもあるが、これら付加物も本発明に使用することができる。

本発明の抗マラリア薬として使用される式（Ｉ）で表わされる化合物としては、化合物（Ｉ）であれば特に制限されないが、Ｒ^２がメチル基であり、Ｒ^３が水素であり、且つ、Ｒ^１がヒドロキシ基（アラレマイシン）、メトキシ基、エトキシ基、アミノ基（プリモカルシン）のいずれかである化合物がより好ましく、Ｒ^１がヒドロキシ基である化合物が特に好ましい。

化合物（Ｉ）またはそれらの薬理学的に許容される塩は、そのまま単独で投与することも可能であるが、通常各種の医薬製剤とすることが望ましく、該医薬製剤は、活性成分を薬理学的に許容される一種もしくは二種以上の担体と混合し、製剤学の常法により製造することができる。

投与経路としては、経口投与または吸入投与、静脈内投与などの非経口投与が挙げられる。

投与形態としては、錠剤、注射剤などが挙げられ、錠剤は、例えば乳糖、デンプン、ステアリン酸マグネシウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、界面活性剤、グリセリン等の、各種添加剤を混合し、常法に従い製造すればよく、吸入剤は、例えば乳糖等を添加し、常法に従い製造すればよい。注射剤は、水、生理食塩水、植物油、可溶化剤、保存剤等を添加し、常法に従い製造すればよい。

化合物（Ｉ）またはそれらの薬理学的に許容される塩の有効量および投与回数は、投与形態、患者の年齢、体重、症状等により異なるが、通常成人一人当たり、０．００１ｍｇ〜５ｇ、好ましくは０．１ｍｇ〜１ｇ、より好ましくは１〜５００ｍｇを、一日一回ないし数回に分けて投与する。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。

リング期のヒトマラリア原虫に感染率２％で感染したヒト赤血球をＡｌｂｕＭＡＸ−IIを含むＲＰＭＩ１６４０培地（インビトロジェン）で３７℃にてヘマトクリット４％で培養した。その培養液５０μＬをアラレマイシンを含む培地５０μＬと混合して表１に示す各濃度とし、［^３Ｈ］−ヒポキサンチンと［^１４Ｃ］−イソロイシンとを加え、９６穴プレートで３７℃にて培養した。反復数は各濃度につき２反復とした。２５時間後調査を行い、新規核酸合成に伴い核酸に取り込まれた［^３Ｈ］−ヒポキサンチンから、あるいは新規タンパク質合成に伴いタンパク質に取り込まれた［^１４Ｃ］−イソロイシンから、それぞれ放出されるβ線量をシンチレーションカウンターを用いて測定した。各測定値の平均値を算出し、アラレマイシンを最終濃度０．０１μＭで含む実験の測定値を１００％として比放射能取込を算出した。その結果を表１に示す。

表１より明らかなように、ヒトマラリア原虫の核酸代謝及びタンパク質合成はアラレマイシンにより濃度依存的に阻害された。核酸代謝とタンパク質合成は同濃度のアラレマイシンでほぼ同じ程度阻害された。およそ放射能取り込みは１５μＭの濃度のアラレマイシンによりほぼ５０％程度阻害され、５０μＭの濃度のアラレマイシンでは９５％以上阻害された。式（Ｉ）中、Ｒ^１がメトキシ基である化合物、Ｒ^１がエトキシ基である化合物それぞれについて、アラレマイシンの場合に準じてヒトマラリア原虫の核酸代謝及びタンパク質合成の阻害を測定したところ、メトキシ基である化合物とエトキシ基である化合物とで核酸代謝とタンパク質合成は同じ程度阻害されることが確認されたが、アラレマイシンによる阻害はこれらの化合物より優れていることが認められた。

リング期のヒトマラリア原虫に感染率２％で感染したヒト赤血球をＡｌｂｕＭＡＸ−IIを含むＲＰＭＩ１６４０培地で３７℃にてヘマトクリット４％で培養した。表２に示すアラレマイシンあるいはその他の化合物を含む培地５０μＬとその培養液５０μＬとを混合して各濃度とし、［^３Ｈ］−ヒポキサンチンを加え、９６穴プレートで３７℃にて培養した。反復数は各濃度につき２反復とした。２５時間後調査を行い、新規核酸合成に伴い核酸に取り込まれた［^３Ｈ］−ヒポキサンチンから放出されるβ線量をシンチレーションカウンターを用いて測定した。各測定値の平均値を算出し、最終濃度０．１μＭで各化合物を含む実験の測定値を１００％として比放射能取込を算出した。その結果を表２に示す。

表２より明らかなように、アラレマイシンが、類似した骨格を持つ化合物スクシニルアセトン（ＳＡ：４，６−ジオキソヘプタン酸）および４，７−ジオキソセバシン酸（ＤＯＳＡ）と比べて顕著に低濃度でヒトマラリア原虫の核酸代謝を十分に阻害することが認められた。アラレマイシン、ＳＡ、ＤＯＳＡは、何れも５−アミノレブリン酸脱水素酵素を標的とする阻害剤であるが、標的酵素の微妙な構造の違いから阻害活性が標的酵素に応じて異なることが知られている。この実験結果はヒトマラリア原虫の５−アミノレブリン酸脱水素酵素の阻害剤としてアラレマイシンが特に優れていることを示している。

アラレマイシン１０ｍｇ、乳糖７０ｍｇ、デンプン１５ｍｇ、ポリビニルアルコール４ｍｇおよびステアリン酸マグネシウム１ｍｇ（計１００ｍｇ）からなる組成を用い、常法により、錠剤を調製する。

常法により、アラレマイシン７０ｍｇ、精製大豆油５０ｍｇ、卵黄レシチン１０ｍｇおよびグリセリン２５ｍｇからなる組成に、全容量１００ｍＬとなるよう注射用蒸留水を添加し、ろ過滅菌した後、バイアルに充填して注射剤を調製する。

本発明のアラレマイシン又はその誘導体を有効成分とする抗マラリア薬は、マラリアの治療及び／又は予防剤として使用することができる。

Claims (4)

1. 式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ^１は、ヒドロキシ基、アミノ基、非置換の直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜８のアルコキシ基又はアルキルアミノ基を表し、Ｒ^２は水素、置換若しくは非置換の直鎖若しくは分岐状の炭素数１〜８のアルキル基、置換若しくは非置換の炭素数４〜１０の芳香族基を表し、Ｒ^３は水素若しくはメチル基を表す。）
   で表わされるアラレマイシン（Alaremycin）若しくはその誘導体又はその薬理学的に許容される塩を有効成分として含有するマラリアの予防及び／又は治療剤。
2. Ｒ^１がヒドロキシ基、Ｒ^２がメチル基、Ｒ^３が水素であることを特徴とする請求項１記載のマラリアの予防及び／又は治療剤。
3. Ｒ^１がメトキシ基、Ｒ^２がメチル基、Ｒ^３が水素であることを特徴とする請求項１記載のマラリアの予防及び／又は治療剤。
4. Ｒ^１がアミノ基、Ｒ^２がメチル基、Ｒ^３が水素であることを特徴とする請求項１記載のマラリアの予防及び／又は治療剤。