JP4219986B2 - B型肝炎およびレトロウイルス関連疾患の治療のためのジカフェオイルキナ酸の新規使用および新規カフェオイルキナ酸誘導体 - Google Patents
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Description
本発明は、B型肝炎およびレトロウイルス(例えばHIV)関連疾患の治療のためのジカフェオイルキナ酸(dicaffeoylquinic acid)誘導体の新規使用、新規カフェオイルキナ酸(caffeoylquinic acid)誘導体、およびこれを含有する薬剤組成物に関する。
先行技術
B型肝炎は、B型肝炎ウイルスの感染による世界的な重大な疾患である。3億人以上がHBVに慢性に感染している。中国はB型肝炎の流行の多い地域である。急性および慢性肝疾患以外に、HBV感染は、ヒトで肝硬変および原発性肝細胞癌を発症する高リスクに流行性に関係している。慢性HBV感染者については、インターフェロンやヌクレオシド類似体を含む数種類の治療法が報告されている。しかしこれらの治療法は、中程度から重症の副作用を有し、HBV抑制に一時的に有効なだけであり、あるいは一般のHBV感染者集団の少数にのみ有効なだけである。新生児の予防接種が全体的に実施されても、治療を必要とするかまたは治療を受けているキャリアーがいるであろう。HIVにより引き起こされるAIDSのようなレトロウイルス関連疾患には有効な治療法はない。従って、慢性キャリアーにおけるHBVおよびレトロウイルス(例えばHIV)を撲滅するための新しい有効な薬剤の開発は、非常に重要であろう。
発明の要約
本発明の目的は、有効性が高く、副作用が小さく、薬剤の停止後のHBVリバンドがない、新しいクラスのB型肝炎治療薬および抗レトロウイルス薬を提供することである。
広範かつ詳細な研究の結果、予想外にも本発明者らは、ジカフェオイルキナ酸誘導体およびいくつかの新規カフェオイルキナ酸誘導体は、ウイルスDNAの複製およびHBVやレトロウイルスの抗原発現を阻害し、薬剤の投与中止後もHBVレベルのリバンドがないことを発見した。さらにジカフェオイルキナ酸誘導体およびいくつかの新規カフェオイルキナ酸誘導体は、HIVに対しても有効である可能性がある。本発明は上記発見に基づく。
本発明の第1の目的は、B型肝炎およびレトロウイルス(HIV)関連疾患を治療するための式I
(式中、R1、R2、およびR3は同じであるかまたは異なり、OHまたはカフェオイルオキシ基であり;R1がカフェオイルオキシ基である時、R2とR3の両方ともOHであり;またはR2がカフェオイルオキシ基である時、R1とR3の両方ともOHであり;またはR3がカフェオイルオキシ基である時、R1とR2の両方ともOHである)のジカフェオイルキナ酸誘導体の新規使用に関する。
本発明の第2の目的は、式II
(式中、R1’、R2’、およびR3’は同じであるかまたは異なり、H、C1-6アルキル基、
であり;ただし、R1’、R2’、およびR3’は、同時にHではあり得ず;
R1はC1-6アルキル基またはMすなわちNa、Kなどのアルカリ金属であり;
R2とR3の両方ともH、C1-6アルキル基またはCH3COである)
の新規ジカフェオイルキナ酸誘導体に関する。
本発明はまた、HBVおよびレトロウイルス(例えばHIV)に対して良好な阻害作用を有する、式Iの化合物を含有する薬剤組成物に関する。
本発明において、薬剤組成物は、任意の薬剤学的に許容される賦形剤、添加剤または担体を含有してもよい。
本発明において、式IおよびIIの化合物またはこれらを含有する本発明の薬剤組成物は、HBVおよびレトロウイルスに関連する疾患、特にHBVまたはHIVの感染により引き起こされる疾患の治療に使用することができる。
本発明において、本発明の薬剤組成物は、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、注射用剤のような経口投与またはまたは非経口投与の型で処方することができる。
本発明において、式IまたはIIの化合物は、合成法により調製されるかまたはイヌラ・ブリタニック(Inula britannic)のような植物から得られる。
本発明において、本発明の好適な抗HBVおよびレトロウイルス化合物は、式III
の1,5−ジ−O−カフェオイルキナ酸である。
本発明において、1,5−ジ−O−カフェオイルキナ酸は、イヌラ・ブリタニック(Inula britannic)から単離することができる。単離経路を以下に示す。
発明の詳細な説明
本発明を、インビトロおよびインビボでのHBVに対する、およびインビトロでのHIVに対する1,5−ジ−O−カフェオイルキナ酸(これは以後、化合物Aと略記する)の阻害作用について、さらに説明する。
インビトロでのHBVおよびHIVに対する化合物Aの阻害作用は、HBV DNAポリメラーゼ(HBV DNAp)、HBeAgとHBsAgの合成と分泌、HBV DNAトランスフェクション細胞株(HepG2誘導体2.2.15)の培養液中でのHBV DNAの複製、およびMT4細胞中のHIV、についての阻害試験により評価される。インビボでのHBVに対する化合物Aの阻害作用は、DHBVで感染したカモ(duck)のモデルで評価される。
1.化合物Aの抗HBV試験で使用される材料と方法
1.1.材料
1.1.1 ウイルス、細胞および動物
HBsAg、HBeAg、HBV DNAが強い陽性(+++)であった患者の血液から超遠心分離により精製したHBV粒子は、北京医科大学(Beijing Medical University)から供与された。
HepG2細胞でトランスフェクションしたHBV DNAから得られた2.2.15細胞は、北京医科大学(Beijing Medical University)から供与された。
DHBV:DHBV DNAが陽性(+++)のシャンハイダック(Shanghai duck)の血清、−70℃で保存。
動物:ナンユアンダックス農場(Nanyuan ducks farm)(北京)から得た、<1日令のペキンダック。
1.1.2 試薬
HBVとDHBV DNAプラスミド:中国医科学アカデミー(Chinese Academy of Medical Sciences)の医学バイオテクノロジー研究所(Institute of Medicine and biotechnology)のリー・ツアン(Li Zhuang)から供与された。
α32P−dCTP:フレイバイオテクノロジーエンジニアリング社(Furei biotechnology engineering Co.)(北京)から。
3H−dTTP:デュポン(DuPonds)
DMEM(ダルベッコー改変イーグル培地)、胎児牛血清、G−418(ゲネンチシン):ギビコビーアールエル(GIBICO BRL)(米国)から。
HBsAgとHBeAgプロトコール:疫試薬ベイファン研究所(Beifang Institute of Immune Reagent)(北京)から供与された。
1.2 方法
1.2.1 HBV DNAポリメラーゼ測定
測定は、ハンツ(Hantz)(Antiviral Res 4(1984)187−199)の方法を若干変更して行なった。反応混合物は、200mmol/lのトリス−塩酸(pH7.6)、200mmol/lのNH4Cl、50mmol/lのMgCl2、10mmol/lの2−メルカプトエタノール、2%のノニデットP−40および300μmol/lのデオキシヌクレオチド三リン酸(ただし、[3H]dTTPを20μCi/mlで測定系に加えた)中の、ウイルス粒子中のHBV DNAポリメラーゼからなっていた。種々の濃度の化合物Aを加えた。混合物を37℃で4時間インキュベートした後、ワットマンNo.3ろ紙にスポットして、冷5%トリクロロ酢酸で4回洗浄し、次にエタノールで洗浄した。ウイルスDNAへの放射性ヌクレオチドの取り込みの指標であるHBV DNAポリメラーゼ活性は、レクベータ(Recbeta)(エルケービー(LKB))シンチレーションカウンターで計測した。
1.2.2 2.2.15細胞中の抗HBV活性の測定
1.2.2.1 2.2.15細胞の培養
HepG2 2.2.15細胞株を、10%胎児牛血清(FCS)と100単位/mlのペニシリンとストレプトマイシン、380μg/mlのG418を補足したDMEM中で、5%CO2を含有する加湿空気中で37℃で維持した。培養物をトリプシン処理により4日毎に継代した。バイオアッセイのために細胞を、1.0×105細胞/ウェルの密度で24ウェルプレートに広げた。2日令の培養物を、10%FCSを含有するDMEM中の種々の濃度の薬剤で処理した。薬剤を培地中に4日間放置し、次に培地を吸引し、同じ濃度の薬剤を含有する新鮮な培地を加えた。3回の4日間の期間の最後に、細胞を採取した。培養液のアリコートを、HBV表面抗原(HBsAg)とHBVe抗原(HBeAg)の測定のために使用した。
1.2.2.2 細胞毒性試験
2日令の培養物を、種々の濃度の薬剤で4日間処理し、次に培地を吸引した。細胞の生存をMTTにより測定した。
1.2.2.3 HBsAgとHBeAgに及ぼす薬剤の効果の測定
培養液中のHBsAgとHBeAgを、それぞれのプロトコールに従って測定した。結合体の存在下でHBsAg/HBeAgに対する抗体を含有するビーズに培養液(200μl)を吸収させた。一晩インキュベート後、ビーズを、0.05%ツイーン−80を含有する0.01mol/mlのPBSで6回洗浄し、200μlの[125I]抗HBs(Hbe)で一晩インキュベートした。ビーズを前記したように6回洗浄した。[125I]標識免疫複合体のcpmの指標であるHBsAg/HBeAg量を、γ−カウンターで計測した。
1.2.2.4 2.2.15細胞中のHBV DNA複製についての阻害試験
2.2.15細胞中のDNA抽出:2.2.15細胞から総DNAを単離し、細胞をPBSで洗浄し、50mmol/lのトリス−塩酸(pH7.5)、10mmol/lのEDTA、1%SDS、および50μg/mlのプロテイナーゼK(シグマ(Sigma))を含有する溶液中で溶解した。37℃で4時間インキュベート後、総DNAをフェノール−クロロホルム−イソアミルアルコール(25:24:1)で抽出し、次にクロロホルム−イソアミルアルコールで2回抽出した。DNAを、1/10容量のNaOAcと2.5容量のエタノールで−70℃で一晩沈殿させた。12000gで室温で10分遠心分離後、ペレットを冷75%エタノールで2回洗浄し、乾燥し、トリス/EDTA緩衝液に再懸濁し、次に−20℃で保存した。
サザンブロッティング:DNAの試料を1%アガロースゲルで電気泳動し、ニトロセルロースに移した。[32P]ニックトランスレーションにより放射能標識した完全長HBVゲノムDNAプローブとともに、42℃で一晩ハイブリダイゼーションを行なった。HBV DNA分子種をオートラジオグラフィーにより視覚化した。エピソーム性HBV DNAを示す露光したX線フィルム上の密度の相対的レベルを、デンシトメトリーで比較した。
1.2.3 カモ中の抗DHBV試験
1日令の子ガモを、1011ウイルスゲノム当量/mlを含有するDHBV陽性血清を200μl静脈内注射して感染させた。小ガモが7日令になった時治療を始めた。全部で89羽の7日令のウイルス血症カモを、ランダムに5群に分類した。3つの群に化合物Aを5、12.5、および50mg/kg体重/日で、普通の生理食塩水(NS)に溶解した2つの等量(朝と夕方)を14日間経口投与した。他の2つの群は、化合物Aの代わりにNSと50mg/kg体重/日のアシクロビル(ACV)で治療した。治療後の追跡調査を5日間行なった。すべてのカモの足の静脈から血液試料を得て、血清分離後、治療まで、治療の間毎週、および治療の停止後5日間−70℃で保存した。これらを、ドットブロットハイブリダイゼーションによりDHBV DNAの存在についてスクリーニングした。
ドットブロットハイブリダイゼーションによるDHBV DNAの検出
血清中のDHBV DNAを、PB325中の完全長DHBV DNAクローンを使用して、分子ハイブリダイゼーションにより分析した。DHBV DNA挿入体を、EcoRIで消化後アガロースゲル電気泳動により精製した。DHBV DNAを、クレノウ断片を用いてα32P−dCTPランダムオリゴプライミングにより放射能標識した。ドットブロットハイブリダイゼーションは、スコット(Scotto)らの方法により行なった。簡単に説明すると、血清のアリコート(200μl)をドットブロットマニホールド中のナイロン膜(ハイボンド(Hybond)−N、アマシャムインターナショナル(Amersham International)(英国)上にスポットし、0.5M NaOH−NaClで室温で30分変性させた。各スポット試料を、1Mトリス−塩酸−1.5M NaCl(pH8.0)で中和した。膜上のDNAを、80℃で2時間加熱して固定し、50%ホルムアミド、5×デンハルツ(Denhardt’s)、6×SSC、10M EDTA、0.5%SDSおよび10mg/mlのウシ胸腺DNA中で37℃で一晩プレハイブリダイゼーションした。106cpm/mlのDHBV[32P]DNAプローブを加えて、同じプレハイブリダイゼーション条件で一晩ハイブリダイゼーションを開始した。膜を3×SSC−0.1%SDSで室温、42℃および65℃で、各10分洗浄した。ハイブリダイゼーション後、膜を空気乾燥し、コダックフィルムでエンハンサースクリーンを用いて−70℃で最大14日間まで露光した。ウイルスDNAの量を、デンシトメトリーとオートラジオグラフィー膜の画像解析により測定した。
2. 結果
2.1 HBV DNAポリメラーゼに対する化合物Aの阻害
化合物Aと陽性対照としてのPFAによるHBV DNAポリメラーゼの阻害を表1に示す。
PFAはHBV DNApに対して用量依存性の阻害作用を示した。その50%阻害濃度(IC50)の23.2μg/mlは、報告されたものと同じであった。
化合物Aは、HBV DNApに対して有意な用量依存性の阻害作用を示した。その50%阻害濃度(IC50)は30.6μg/mlであった。
2.2 2.2.15細胞中の化合物Aの抗HBV作用
2.2.1 2.2.15細胞の細胞増殖
化合物Aは、1.0μg/mlの濃度でHepG2細胞株と2.2.15細胞に対して毒性を示さなかった。
2.2.2 HBsAgとHBeAgの産生に及ぼす化合物Aの作用
2.2.15細胞を24ウェルプレートに広げ、2日間付着させ、次に種々の濃度の化合物Aを、4、8、および12日間加えた。培養液中のHBsAgとHBeAgを調べると、HBsAgとHBeAgの顕著な抑制が用量依存性に観察された。
化合物Aの種々の濃度を有する培養液からのHBsAgとHBeAgのレベルを測定すると、化合物AはHBsAgとHBeAgに対して有意な用量依存性の阻害作用を示した。HBsAgとHBeAgの産生の阻害についての化合物AのIC50は、それぞれ約21〜78μg/mlと21〜165μg/mlであった。
2.2.3 化合物AによるHBV DNA複製の阻害
化合物Aは、図1に示すように用量依存性にHBV DNA複製を阻害する可能性がある。
図1は、HBV DNA複製に対する種々の濃度の化合物Aの阻害作用を示す。
2.3 カモ中のDHBVに対する化合物Aの阻害作用
すべてのカモは健康を維持し、プラセボと処理群の両方とも平均体重は試験中にやや増加した。ウイルス血症は、血清ドットブロットハイブリダイゼーションにより追跡した。陰性対照群のカモは、試験の全期間を通してウイルスDNAは陰性であった。カモの持続的感染は明らかであった。これはプラセポ処理群でも変化はなかった。報告されている有効な薬剤であるACVで治療すると、すべての処理した7羽の鳥で14日間の治療中に、血清からDHBV DNAが実質的に低下した。治療の中止の5日目に、ウイルス血症は、治療前より43%高いレベルに戻った。化合物Aで治療した鳥の群では、血清からのウイルス血症は、用量依存性かつ時間依存性に低下した。50mg/kg体重/日の化合物Aで治療した群では、治療の14日目に、ウイルス血症の強力な阻害(87%)が観察され、化合物Aの中止の4日後もウイルス血症は低レベルに維持され、これはNSおよびACV後のレベルより有意に低かった。予備的結果は、カモの最大許容量は、4g/kgより高かった。
3.結論
化合物Aは、インビトロおよびインビボで抗HBV作用を有する。
化合物Aは、2.2.15細胞中でHBV DNAポリメラーゼ、HBsAgおよびHBeAgの産生を、用量依存性にIC50がそれぞれ14.3〜30.6μg/ml、21〜78μg/ml、および21〜165μg/mlで、阻害する。化合物Aは、500μg/mlでは2.2.15細胞に明らかな有害な作用は及ぼさない。
化合物Aは、カモのDHBV DNAに対して用量依存性にかつ時間依存性に阻害作用を有する。化合物Aは、50mg/kg体重/日の投与量でDHBV DNAの奇妙な阻害を示し、DHBV DNAは、化合物Aの中止後5日目に低いレベルで維持され、これはNSやACV後の値より有意に低かった。予備的結果は、カモでの最大許容量は4g/kgより高いことを示した。
4.化合物Aの抗HIV作用
4.1 材料と方法
4.1.1 細胞とウイルス
この試験では、ヒトT細胞白血病細胞株であるMT4細胞を使用した。これは、10%FCS、100U/mlのペニシリン、および100μg/mlのストレプトマイシンを補足したRPMI1640培地中で、37℃で5%CO2を含む加湿空気で維持された。細胞培養液を、4日毎に新鮮な培地に分けた。
HIV−1ウイルスをMT4細胞中で増殖させた。HIV−1を感染させたMT4細胞培養液の無細胞上清を、ウイルスストックとして使用し、使用するまで−80℃まで凍結した。無細胞ウイルスストックの50%組織培養感染量(TCID50)は、96ウェルマイクロ希釈プレート中でMT4細胞で終点力価測定により測定した。
4.1.2 細胞毒性の測定
非感染MT4細胞中の化合物Aの細胞毒性を、3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド(MTT)法により評価した。1×105細胞/mlの培養液に懸濁したMT4細胞(0.1ml)を、種々の量の化合物Aを含有する96ウェルマイクロプレートのウェルに接種した。37℃で4日間インキュベート後、10μlのMTT溶液(7.5mg/ml)を加えて、生存細胞に負荷を加えた。4時間後、100μlの溶媒(10%トリトンX−100と0.4%HClイソプロパノール)を培養物に加えて、ホルマザンを可溶化した。一晩インキュベート後、各ウェルの吸光度を、マイクロプレートリーダー(バイオラッド(Bio-Rad)、モデル450)を使用して560nmで測定した。
4.1.3 抗HIV−1測定
培養MT4細胞を、トリパンブルー排除法により計測した。MT4細胞を、FCSを含まない少量のRPMI1640培地に懸濁し、200TCID50/106細胞でHIV−1を感染させた。次にMT4細胞とウイルスの混合物を37℃で5%CO2の加湿空気中で1時間インキュベートし、ウイルスを細胞に吸着させた。次に10mlの新鮮な培地で1回洗浄し、1000rpmで10分遠心分離して、吸着しなかったウイルスを除去した。細胞を培地に懸濁し、12ウェルのマイクロ培養プレート(10細胞/3ml/ウェル)に分散した。種々の濃度の化合物Aを直ちに細胞培養液に加えた。37℃で5%CO2を含む加湿空気中で4日間インキュベート後、培地を吸引し、同じ濃度の薬剤を含む新鮮な培地を加えた。
4.1.4 感染したMT4細胞のシンシチウムの観察
4日間インキュベート後、感染MT4細胞のシンシチウムが観察される。7日間のインキュベート後、生存細胞を前記したようにMTT法により評価した。
4.1.5 逆転写酵素(RT)測定
感染し薬剤で処理した細胞培養液と感染し薬剤処理のない細胞培養液の上清中のHIV−1 RTの存在を測定した。細胞培養液を、1000rpmで10分遠心分離して細胞破片を除去して、清澄化した。二重測定の上清試料(10μl)を、5mlのプラスチック製ファルコン(Falcon)試験管に移した。次に10μlのウイルス可溶化緩衝液[0.8MのNaCl中の0.5%トリトンX−100、0.5mMのフェニルメチルスルホニルフルオリド、20%(v/v)グリセロールおよび50mMのトリス−塩酸(pH7.8)]を加えて、上清試料中のウイルス粒子を可溶化し、ウイルスのコア中のRTを放出させ、次に170μlの反応混合物(カクテル1)[52mMのトリス−塩酸(pH7.8)、10mMのMgCl2、2mMのジチオスレイトール、5μgのポリ(rA)−オリゴ(dT)/ml、83μgのdATP/ml、および3μCiの[3H]TTP/ml]を加え、37℃で2時間インキュベートした。ウイルスRTによるポリ(rA)−オリゴ(dT)鋳型プライマーを用いるDNAへの[3H]TTPの取り込みを、トリクロロ酢酸(TCA)沈殿により評価し、直径27nmのガラスファイバーフィルターでろ過した。3mlの冷10%TCAを加えてDNAを沈殿させた。沈殿DNAを次に、ミリポア(Millipore)サンプリングマニホールド中のフィルターに集め、追加の5部の5%TCAと2部の70%エタノールで洗浄した。フィルター上のDNAの反応性を、シンチレーションカウンターで測定した。
4.1.6 LP−BM5マウスレトロウイルスを感染させたマウス中の治療効果
マウス:この実験を通して、5週令の雌のC57BL/6マウスを使用した。すべてのマウスを、ろ過した空気を通した部屋の滅菌したケージに入れた。マウスにペレットの食物を与え、塩素処理した水を自由に与えた。
LP−BM5 MuLVによる感染:通常のSC−1細胞とともにG6 SC−1クローンを5日間同時培養して、LP−BM5 MULVの無細胞上清を調製した。105.4×Cプラーク形成単位と102.7×ミンク細胞フォックス(focks)形成単位/mlを有する150μlのストック溶液を、マウスの腹腔内に接種した。
ウイルスの接種の翌日から初めて50日間、化合物Aを経口投与により週に1回投与した。次に脾臓を摘出した。ピペットで全脾臓の繰り返し継代により細胞懸濁液を調製し、カプセルと破片を沈降させ、細胞を含有する上清を集め、PBSで2回洗浄した。FACS溶解液で赤血球を除去後、脾臓細胞を培地に懸濁し、96ウェルマイクロ培養プレートに広げ(5×105細胞/100μl/ウェル)、その間それぞれConA(2μg/100μl/ウェル)とLPS(4μg/100μl/ウェル)を加えた。直ちに、種々の濃度の化合物Aを細胞培養液に加えた。5%CO2を含む加湿空気中で37℃で56時間インキュベート後、3H−TdRを加えた(0.5μCi/ウェル)。インキュベートを16時間続け、次に細胞をフィルターに集め、シンチレーションカウンターで計測した。
4.2 結果
化合物Aの細胞毒性をMTT法により測定した。1000μg/mlの濃度でも化合物Aは、MT4細胞に強い細胞毒性を与えた。
4日間インキュベート後に、25μg/mlを超える投与量の化合物Aで処理したプレートではシンシチウムは観察されず、一方表4に示すように未処理のプレートではシンシチウムが明らかであった。
化合物の非存在下では、約72%の細胞がHIVにより7日間のインキュベート後に死滅した。表5に示すように化合物Aは、生存細胞の量を用量依存性に増加させた。
表6に示すように化合物Aは、HIVに感染したMT4細胞中のRTを阻害し、そのIC50は17.1μg/mlであった。
表7に示すように、MuLVに感染したマウスの免疫系は有意に抑制された。化合物Aは、ConAにより誘導されるリンパ球の増殖をAZTに近い程度に増強する。
4.3 結論
化合物Aは、インビトロおよびインビボでHIVに対して阻害作用を有する可能性がある。これは、シンシチウムの出現を抑え、生存細胞の量を増加させ、HIVに感染したMT4細胞中のRTを阻害し、そのIC50は17.1μg/mlであった。化合物Aは、MuLVに感染したマウスのリンパ球の増殖を増強する。
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