S1P1アゴニスト作用に基づく新規免疫抑制薬の探索研究

論文 内 容の 要旨

生 体 内 リ ガ ン ド の ス フ ィ ン ゴ シ ン -1-リ ン 酸 （ S1P） に 対 す る 受 容 体 （ S1P1 - 5） の 中 で 、 S1P1ア ゴ ニ ス ト は 、末 梢 血 中 の リ ン パ 球 を 減 少 さ せ る と い う ユ ニ ー ク な 作 用 機 序 に よ り 免 疫 抑 制 作 用 を 示 す こ と が 知 ら れ て い る 。そ の 最 初 の 例 で あ る fingolimod （ FTY720）1 は 、 多 発 性 硬 化 症 治 療 薬 と し て 2010 年 に 上 市 さ れ て い る （ Figure 1）。 し か し 現 在 、 S1P3ア ゴ ニ ス ト 作 用 に 基 づ く 一 過 性 の 序 脈 や 、非 常 に 長 い 半 減 期 な ど が 臨 床 上 の 課 題 と な っ て い る 。 本 博 士 論 文 は 、 こ れ ら の 問 題 点 を 改 善 し 、 安 全 性 に 優 れ た S1P1 ア ゴ ニ ス ト を 目 指 し て 実 施 さ れ た 探 索 研 究 を 論 文 の 柱 と し て お り 、そ の 研 究 遂 行 の た め に 必 要 と さ れ た 種 々 の 合 成 的 手 法 の 開 発 経 緯 を 加 え て 構 成 さ れ た も の で あ る 。 1． 2-ア ミ ノ -2-メ チ ル -1,3-プ ロ パ ン ジ オ ー ル の 酵 素 を 用 い た 不 斉 非 対 称 化 反 応 1 ) Fingolimod 1 か ら の 展 開 に よ り 見 出 さ れ た 独 自 の 高 活 性 S1P1ア ゴ ニ ス ト 6 の 誘 導 体 合 成 に は 、汎 用 性 が 高 く 、大 量 合 成 も 実 施 可 能 な 光 学 活 性 体 5 の 構 築 法 が 必 須 で あ っ た（ Scheme 1）。そ こ で 、光 学 活 性 体 5 の 基 と な る 光 学 活 性 (2R)-ア ミ ノ -2-メ チ ル -1-プ ロ パ ノ ー ル 骨 格 （ 青 点 線 枠 ）の 効 率 的 合 成 手 法 確 立 の た め 、1,3-プ ロ パ ン ジ オ ー ル 2 が 有 す る 対 称 性 に 注 目 し、リ パ ー ゼ に よ る エ ス テ ル 化 反 応 を 用 い た 不 斉 非 対 称 化 を 検 討 し た 。 そ の 結 果 、 Pseudomonas sp. を 用 い る と R 体 (R)-3 が 、 CHIRAZYME を 用 い る と S 体 (S)-4 が 高 収 率 か つ じ た か し 氏 名 （ 本 籍 ） 辻 貴 司 （ 神 奈 川 県 ） 学 位 の 種 類 博 士 （ 薬 学 ） 学 位 記 番 号 論 博 第 339 号 学位授与の日付 平 成 27 年 3 月 20 日 学位授与の要件 学 位 規 則 第 4 条 第 2 項 該 当 学 位 論 文 題 目 S1P1ア ゴ ニ ス ト 作 用 に 基 づ く 新 規 免 疫 抑 制 薬 の 探 索 研 究 論 文 審 査 委 員 （ 主 査 ） 教 授 林 良 雄 教 授 三 浦 剛 教授 松本 隆司 教授 横松 力

つ 高 選 択 的 に 得 ら れ る こ と を 見 い だ し た 。 本 生 成 物 は S1P1ア ゴ ニ ス ト 中 間 体 5 の 効 率 的 合 成 を 可 能 に す る こ と に 加 え 、-置 換 ア ラ ニ ン 誘 導 体 の 合 成 素 子 と し て 利 用 可 能 な ア ル デ ヒ ド 7 の 創 製 に も 有 用 で あ っ た 。さ ら に 、本 不 斉 非 対 称 化 反 応 は 後 に 述 べ る エ ー テ ル 誘 導 体 14 の 中 間 体 合 成 に も 応 用 可 能 で あ っ た 。 2．キ ラ ル な,-二 置 換-ア ミ ノ ア ル コ ー ル 構 造 を 有 す る ホ ス ホ ニ ウ ム 塩 の 創 製 2 ) 中 間 体 7 の 改 良 手 法 と し て 、 極 性 転 換 の 考 え に 基 づ き 、L-セ リ ン 塩 酸 塩 12 か ら 得 ら れ る-二 置 換-ア ミ ノ ア ル コ ー ル 構 造 を 有 す る ホ ス ホ ニ ウ ム 塩 9 の Wittig 反 応 に よ る 調 製 法 に つ い て 検 討 し た（ Scheme 2）。そ の 結 果 、(E)-オ レ フ ィ ン 体 7 を 主 生 成 物 と し て 獲 得 す る 手 法 の 開 発 に 成 功 し た 。 本 反 応 は 、 各 種 S1P1 ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 の 合 成 の み な ら ず 、 TAAR1（ Trace Amine -Associated Receptor 1 ）ア ゴ ニ ス ト 類 の 短 工 程 合 成 に も 有 用 で あ っ た 。

3．微 生 物 変 換 を 利 用 し た,-二 置 換-ア ミ ノ ア ル コ ー ル 化 合 物 の 効 率 的 リ ン 酸 エ ス テ ル 化 法 3 ) S1P1ア ゴ ニ ス ト は 親 化 合 物 13 の 一 級 水 酸 基 が リ ン 酸 エ ス テ ル 化 さ れ た 化 合 物 13-P が 活 性 本 体 で あ る た め 、S1P 受 容 体 ア ゴ ニ ス ト 活 性 の 測 定 に は リ ン 酸 エ ス テ ル 体（ 標 品 ）の 合 成 が 必 要 で あ っ た 。し か し な が ら 、従 来 の 化 学 合 成 法 で は 、ア ミ ノ 基 や 水 酸 基 に 対 す る 保 護 基 の 着 脱 が 必 須 で あ り 、そ の 操 作 も 煩 雑 で あ っ た 。そ こ で 、効 率 的 な 化 合 物 ス ク リ ー ニ ン グ の た め に 有 効 な 、直 接 的 か つ 簡 便 な 合 成 手 法 の 創 製 を 目 指 し 、微 生 物 を 用 い た 一 段 階

Scheme 1. Summary of Chapter 2.

Scheme 3. Summary of Chapter 3.

の リ ン 酸 エ ス テ ル 合 成 法 を 検 討 し た（ Scheme 3）。そ の 結 果 、親 化 合 物 13 の 水 酸 基 を 直 接 且 つ 、効 率 的 に リ ン 酸 エ ス テ ル 化 す る 微 生 物 と し て 、糸 状 菌 の 一 種 で あ る Circinella muscae （ NBRC 4457） を 見 出 し た 。 さ ら に 反 応 条 件 の 検 討 を 行 い 、 反 応 温 度 、 pH の 最 適 化 に 加 え 、凍 結 乾 燥 状 態 の 菌 体 が 反 応 性 を 飛 躍 的 に 向 上 さ せ る こ と を 明 ら か と し た 。ま た 、本 反 応 と 質 量 分 析 計 を 用 い た 自 動 精 製 シ ス テ ム を 組 み 合 わ せ る こ と に よ り 、効 率 的 な 誘 導 体 合 成 を 実 現 さ せ た 。 4．短 半 減 期 型 S1P1ア ゴ ニ ス ト を 志 向 し た エ ー テ ル 化 合 物 の 探 索 研 究 4 ) 創 薬 の 成 功 確 立 向 上 を 目 的 と し 、 こ れ ま で に 見 出 さ れ た S1P1 ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 6 と は 異 な る 構 造 、 特 徴 を 持 つ 化 合 物 探 索 を 実 施 し た 。 す な わ ち 、 fingolimod 1 や S1P1 ア ゴ ニ ス ト 13 に 見 ら れ る 長 い 作 用 時 間 の 低 減 を 目 指 し 、 fingolimod 1 と 6 の 構 造 を 基 に 、 そ の リ ン カ ー 部 位 に エ ー テ ル 構 造 を 持 つ エ ー テ ル 型 誘 導 体 14 を デ ザ イ ン し 、 そ の 構 造 活 性 相 関 （ SAR） 研 究 を 実 施 し た （ Table 1）。 そ の 結 果 、エ ー テ ル 体 14a は fingolimod 1 と 比 較 し て 、 よ り 短 い 半 減 期 （ 7.8 時 間 ） と 良 好 な S1P3/S1P1選 択 性（ 29 倍 ）お よ び 強 力 な in vivo 薬 効 を 持 つ こ と が 判 明 し た 。ま た 、 中 心 ベ ン ゼ ン 環 上 の 置 換 基 が S1P1、 S1P3 ア ゴ ニ ス ト 活 性 に 影 響 を 与 え 、 特 に ア ミ ノ ア ル コ ー ル リ ン カ ー 部 位 に 対 し オ ル ト 位 に エ チ ル 基 を 導 入 し た 14d は 、 S1P3/S1P1 選 択 性 が 5000 倍 以 上 に 向 上 し た 化 合 物 で あ る こ と が 判 明 し た 。 こ の 結 果 は 、 S1P1、 S1P3 と リ ン 酸 エ ス テ ル 体 14d-P に お け る 計 算 化 学 的 解 析 か ら も 支 持 さ れ た 。と こ ろ で 、高 活 性 で 良 好 な 選 択 性 を 与 え た 14d は 、 非 常 に 弱 い in vivo 薬 効 で あ っ た 。 こ の 原 因 を 精 査 し た と こ ろ 、 親 化 合 物 で あ る ア ミ ノ ア ル コ ー ル 体 の リ ン 酸 エ ス テ ル 変 換 率 が in vivo 薬 効 発 現 に は 非 常 に 重 要 で あ る こ と が 判 明 し た 。 更 な る検 討 の 結 果 、 強 力 な in vivo 薬 効 を 示 し 、 当 初 の 目 的 で あ っ た 適 度 に 短 い 半 減 期 に 加 え 、 徐 脈 リ ス ク の 少 な い 高 い 安 全 性 を 持 つ 有 望 な 化 合 物 と し て 14b や 14c を 獲 得 す る こ と に 成 功 し た 。

a _EC

5 0 i s d efi n ed a s th e midp oi nt b et we en t h e b ind in g or i nh i bit or y ra ti o of th e veh ic l e and th e ma xi mu m resp on se of th e t est c omp oun d.

b _ID

5 0 i s d et ermi n ed b y resu lt s of at lea st th re e di ffer en t d oses.

c _{Th e ra ti o of p h osp ha t e wa s d et ermin ed b y t h e rat i o of t h e HPLC p ea k a rea of t h e p h osp h oryl at ed a nd th e} rema in in g t est c omp ound i n p lasma 3 h ou rs a ft er t h e add it i on of a t est c omp oun d t o ra t wh ol e b lood .

d _{Eac h va lu e sh o ws th e p erc en t a ge of th e ma xim u m h ea rt rat e d ec rem ent a ti on th at occ u rred d urin g 48 h ou rs a ft er 3 0} mg/k g ora l ad mi ni st ra ti on i n ra ts in c ompa ri son t o th e v ehi c le t rea t ed c ont rol gr oup .

e _{Ha lf-li fe o f ea c h c omp ou nd wa s d et ermin ed b y t h e c on c en t ra ti on of ph osp ha t e in p la sma a ft er d osin g of p a rent} c omp ound i n ra t s (p. o. , 1 .0 mg /k g, n = 2 ) , resp ec t i vel y.

f _{p. o. , 10 mg/k g.} 5．総 括 Fingolimod 1 の 展 開 に よ り 見 出 し た 高 活 性 化 合 物 6 の 探 索 研 究 に お い て 、共 通 中 間 体 や リ ン 酸 エ ス テ ル 体 な ど の 新 規 効 率 的 合 成 法 を 確 立 し た 結 果 、 早 期 SAR 取 得 を 含 め た 大 幅 な 研 究 進 捗 に 貢 献 し た 。 さ ら に 、 創 薬 の 成 功 確 立 向 上 の た め 、 fingolimod 1 や ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 6 と は 異 な る 構 造 、 特 徴 を 持 つ 化 合 物 と し て エ ー テ ル 化 合 物 14 を デ ザ イ ン し 、 適 度 な 作 用 時 間 を 持 つ S1P1ア ゴ ニ ス ト 化 合 物 の 創 製 を 図 っ た 。 ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 6 の 合 成 知 見 を 活 用 し た 効 率 的 な 誘 導 体 展 開 を 行 っ た 結 果 、高 活 性 か つ 徐 脈 リ ス ク が 少 な く 、適 度 な 血 中 半 減 期 を 持 つ 有 望 化 合 物 14b や 14c を 獲 得 す る こ と に 成 功 し た （ Scheme 4）。 Co mp. R2 EC5 0 (nM)a S1P3/ S1P1 Rat HvGR ID5 0 ( mg/ kg)b _or % inhibition Phosphate in Plasma (%)c Heart rate decrease (%)d T1 / 2 (h)e S1P1 S1P3 1 (fingolimod) 7.0 2.0 0.29 0.33 N.T. 24f ₃₂ 14a H 7.0 200 29 0.27 40 N.T. 7.8 14b Me 3.0 180 60 0.43 38 -4.4 4.3 14c Cl 4.0 220 55 0.39 84 4.0 4.6 14d Et 2.3 12000 5217 10 (1 .0 mg/kg) 14 N.T. N.T.

[研 究 結 果 の 掲 載 誌 ]

(1) Tetrahedron: Assymmetry, 16, 3139-3142 (2005). (2) Tetrahedron, 70, 5234-5241 (2014).

(3) Synlett, 6, 910-912 (2009) .

(4) Bioorg. Med. Chem., 22, 5246-5256 (2014).

論 文 審 査 の結 果 の要 旨 S1P1ア ゴ ニ ス ト は 、末 梢 血 中 の リ ン パ 球 を 減 少 さ せ る と 言 う 極 め て ユ ニ ー ク な 作 用 機 序 に よ り 免 疫 抑 制 作 用 を 発 現 す る 。 そ の 最 初 の 例 で あ る fingolimod (FTY720、 プ ロ ド ラ ッ グ )は 、 多 発 性 硬 化 症 治 療 薬 と し て 2010 年 に 本 邦 で 承 認 さ れ た 。 し か し 現 在 、 副 作 用 と し て S1P3 受 容 体 活 性 化 に よ る 一 過 性 の 序 脈 や 長 過 ぎ る 半 減 期 が 臨 床 上 の 課 題 と な っ て い る 。 辻 貴 司 氏 の 博 士 学 位 申 請 論 文 は 、 こ れ ら の 課 題 に 対 し 、 安 全 性 に 優 れ 、臨 床 現 場 で よ り 有 用 な 新 規 S1P1ア ゴ ニ ス ト の 創 製 を め ざ し た 有 機 合 成 化 学 お よ び 創 薬 化 学 の 探 索 研 究 で あ る 。 有 機 合 成 化 学 研 究 で は ア ゴ ニ ス ト 開 発 に 必 要 な 光 学 活 性 ビ ル デ ィ ン グ ブ ロ ッ ク の 効 率 的 合 成 手 法 の 開 発 を 、 創 薬 化 学 研 究 で は S1P3/S1P1 低 選 択 択 性 の 改 善 お よ び 作 用 時 間 の 低 減 を 実 現 さ せ た 新 規 ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 の 創 製 を 行 な っ た も の で あ る 。 第 ２ 章 で は 、fingolimod の 構 造 か ら 誘 導 さ れ た 独 自 の 高 活 性 S1P1ア ゴ ニ ス ト の 母 核 の 基 と な る 光 学 活 性 (2R)-ア ミ ノ -2-メ チ ル -1-プ ロ パ ノ ー ル 類 の 効 率 的 合 成 手 法 （ 不 斉 非 対 称 化 反 応 ） の 開 発 を 行 な っ て い る 。 本 キ ラ ル 化 合 物 は 、 周 辺 化 合 物 を 含 め 誘 導 体 合 成 に 汎 用 性 が 高 く 、 大 量 合 成 も 可 能 な 新 規 合 成 手 法 の 開 発 に は 意 義 が あ る 。 氏 は 、 出 発 物 質 の 1,3-プ ロ パ ン ジ オ ー ル が 有 す る 対 称 性 に 着 目 し、リ パ ー ゼ に よ る エ ス テ ル 化 反 応 を 利 用 し た 不 斉 非 対 称 化 を 検 討 し た 。 そ の 結 果 、 Pseudomonas sp.由 来 の リ パ ー ゼ を 用 い る と (R)-ア シ ル 化 体 が 、CHIRAZYME を 用 い る と (S)-ア シ ル 化 体 が 高 収 率 か つ 高 選 択 的 に 得 ら れ る こ と を 見 い だ し た 。 そ し て 、 得 ら れ た 光 学 活 性 エ ス テ ル 誘 導 体 に 各 種 へ テ ロ ア リ ー ル 構 造 を 導 入 す る こ と で 、S1P1ア ゴ ニ ス ト 合 成 中 間 体 の 効 率 的 提 供 を 可 能 と し た 。尚 、本 不 斉 非 対 称 化 反 応 は 、置 換-ア ラ ニ ン 誘 導 体 の 合 成 素 子 と な る 化 合 物 の 創 製 に も 有 用 で あ る 。 第 ３ 章 で は 、 別 ル ー ト で ヘ テ ロ ア リ ー ル 構 造 を 有 す る 合 成 中 間 体 の 効 率 的 合 成 法 を 検 討 し て い る 。 氏 は 、 従 来 法 の 欠 点 を 補 う 合 成 手 法 と し て 極 性 転 換 の 考 え に 基 づ き 、 L-セ リ ン 塩 酸 塩 か ら 得 ら れ る-ジ 置 換-ア ミ ノ ア ル コ ー ル ユ ニ ッ ト（ オ キ サ ゾ リ ジ ノ ン と し て 保 護 ）を 有 す る ホ ス ホ ニ ウ ム 塩 と ヘ テ ロ ア リ ー ル ア ル デ ヒ ド と の Wittig 反 応 に よ る 目 的 中 間 体 の 合 成 法 を 検 討 し 、対 応 す る（ E)-オ レ フ ィ ン 体 を 主 生 成 物 と し て 獲 得 す る 手 法 の 開 発 に 成 功 し た 。本 反 応 は 、各 種 S1P1ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 の 合 成 の み な

用 い た 自 動 精 製 シ ス テ ム を 組 み 合 わ せ る こ と に よ り 、 効 率 的 な 誘 導 体 合 成 を 実 現 さ せ た 。 こ れ に よ り 効 率 的 な 構 造 活 性 相 関 （ SAR） の 取 得 が 可 能 と な り 、 優 れ た 化 合 物 を 見 い だ す 基 盤 の 確 立 に 成 功 し た 。 第 ５ 章 で は 、 創 薬 の 成 功 確 立 向 上 の た め 、 新 規 骨 格 化 合 物 の 探 索 を 行 っ て い る 。 氏 は fingolimod の S1P3/S1P1低 選 択 択 性 の 改 善 お よ び 作 用 時 間 の 低 減 を 目 指 し 、 所 属 先 で 見 出 さ れ た ア ゴ ニ ス ト 誘 導 体 の 構 造 を 基 に 、 リ ン カ ー 部 を エ ー テ ル 構 造 へ と 変 換 し た 誘 導 体 の SAR 研 究 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、 エ ー テ ル 型 誘 導 体 17a（ 構 造 省 略 ） が 、 fingolimod に 比 し て 、よ り 短 い 半 減 期 (7.8 h)と 良 好 な S1P3/S1P1選 択 性 (29 倍 )お よ び in

vivo で の 強 力 な 薬 効 を 発 現 す る こ と を 見 い だ し た 。 こ の 誘 導 体 17a の SAR に お い て 、