化合物ライブラリとは？

塩野義製薬

創薬・疾患研究所

感染症部門

佐藤

彰彦

みちのくウイルス塾

「あたらしい抗ウイルス薬ができるまで」

みちのくウイルス塾

「あたらしい抗ウイルス薬ができるまで」

Contents

シオノギでの創薬研究

シオノギでの創薬研究

シオノギ製薬

シオノギ製薬

医科学研究所の紹介

医科学研究所の紹介

抗ウイルス薬創製の流れ

抗ウイルス薬創製の流れ

HIV

HIV

インテグレースとは？

インテグレースとは？





HIV

HIV

インテグレース阻害剤の研究

インテグレース阻害剤の研究

シオノギ医科学研究所全景

1988年に開設

地上７階、地下１階

建設面積

929 m

2

シオノギ医科学研究所の設立

塩野義製薬医科学研究所は、1988

年の4月に設立された。初代の所

長は、当時京都大学ウイルス研究

所所長であった、京都大学名誉教

授、熊本大学名誉教授の日沼頼夫

博士。

日沼頼夫博士は、成人性白血病ウ

イルスの発見者の1人であり、ウイ

ルス学の権威。難病の治療薬、抗

ウイルス薬の創製を目標に、研究

者を全国から集め、研究を開始し

創薬のプロセス（研究）

構造最適化

構造最適化

リード

リード

化合物の

化合物の

探索

探索

安全性試験

安全性試験

臨床

臨床

試験

試験

申請

申請

/

/

審査

審査

探索研究

最適化研究

臨床研究

ターゲットの

ターゲットの

探索と

探索と

バリデーション

バリデーション

２～３年

３～５年

4～9年

１２年～１６年（１０００億円）

新薬誕生までには長い年月とお金が必要

HIV

=

H

uman

I

mmunodeficiency

V

irus



AIDSは

Acquired Immune Deficiency Syndromeの略称で、

正式名称は後天性免疫不全症候群という。



レトロウイルスの一種のヒト免疫不全ウイルス(HIV)に感染する

事によって、免疫不全を引き起こす病気である。



1981年アメリカ合衆国において世界ではじめて新たな疾患として

命名された。



AIDSは

Acquired Immune Deficiency Syndromeの略称で、

正式名称は後天性免疫不全症候群という。



レトロウイルスの一種のヒト免疫不全ウイルス(HIV)に感染する

事によって、免疫不全を引き起こす病気である。



1981年アメリカ合衆国において世界ではじめて新たな疾患として

命名された。

AIDS =

A

cquired

I

mmune

D

eficiency

S

yndrome

抗HIV薬について

HIVのライフサイクルと抗HIV薬の作用点

吸着 侵入 逆転写 挿入 プロウイルス 1本鎖RNA 2本鎖DNA mRNA 前駆体蛋白質 翻訳 転写 プロセッシング 粒子形成

細胞

核

HIV

HIV

スプライシング 核外輸送

逆転写酵素

ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｽ

ﾌﾟﾛﾃｱｰｾﾞ

ｲﾝﾃｸﾞﾚｰｽ

侵入阻害剤

接着・融合阻害剤 （Trimeris/Roche) CCR5阻害剤 （ファイザー）

インテグレース阻害剤

2007年に世界で初めて承認

（メルク）

逆転写酵素阻害剤と

プロテアーゼ阻害剤

の組み合わせ

HAART療法（多剤併用療法)

HAART療法（多剤併用療法)

プロテアーゼ阻害剤

逆転写酵素阻害剤

核酸系逆転写酵素阻害剤（NRI) 非核酸系逆転写酵素阻害剤（NNRI)

HAART

HAART

療法の主な問題点

療法の主な問題点

①安全性

②アドヒアランス（自発的な服用の継続）

③多剤耐性ウイルスの出現

⇒新規メカニズムの薬剤が必要

CCR5 or CXCR4 CD4

インテグレースは

２つの酵素反応を触媒する

1) 3‘プロセッシング反応

ウイルスゲノムの3‘末端の2塩基をカットする

2) ストランドトランスファー反応

ウイルスゲノムを宿主染色体に組み込む

インテグレースってどんな酵素？

ウイルスDNA

宿主DNA

活性中心のDDEを変異させると

ウイルスが増殖しなくなる

Multiplate

integration assay (MIA)の構築

Mn

Integrase Compound Integration reaction at 30C for 60 min. DIG DIG Target DNA DIG DIG DIG DIG DIG DIG ELISA. Wash

定量的に多検体のアッセイ

（LTS）が可能になった！

マンパワーでスクリーニング

を実施した．

化合物が阻害しない場合

化合物が阻害する場合

創薬のプロセス

構造最適化

リード

化合物の

探索

安全性試験

臨床試験

申請/審査

探索研究

最適化研究

臨床研究

ターゲットの

探索と

バリデーション

２～３年

３～５年

4～9年

化合物ライブラリー スクリーニング

化合物ライブラリとは？



膨大な数の化合物セットのこと



市販試薬や市販薬物



過去に合成された化合物のストック



天然から抽出された化合物



大学などの研究室から収集したもの

数十万から百万化合物を

系統的に収集・整理して活用する

HTS（ハイスループットスクリーニング）

アッセイ系構築

化合物ライブラリ準備（化合物収集・分類）

液体サンプル調製（分注・希釈）

創薬のプロセス

構造最適化

リード

化合物の

探索

安全性試験

臨床試験

申請/審査

探索研究

最適化研究

臨床研究

ターゲットの

探索と

バリデーション

２～３年

３～５年

4～9年

SAR （構造と抗ウイルス活性の相関）

構造最適化の意味

リード化合物

メディシナルケミストは薬のデザイナー

薬効

選択性

経口吸収性

血中半減期 代謝安定性

物性

特許対策

薬

最初に見つかった薬の種（リード化合物）は、

薬として必要な性質をほとんど持っていません。

リード化合物が薬となるためには、様々な

性質をバランス良く克服しなければなりま

せん。

15

Hit化合物

から

S-1360



DKA （diketo acid）は、血中で不安定



DKA （diketo acid）に代わる官能基の再探索

2

nd

ファーマコフォアを利用しながら、再度DKAの変換

S-1360はインテグレース阻害剤として、

世界ではじめて、臨床試験(2001-2003）が行われたが、

薬効不足で開発中止となった。

S-1360はインテグレース阻害剤として、

世界ではじめて、臨床試験(2001-2003）が行われたが、

薬効不足で開発中止となった。

O

O

OH

N

NH

N

F

S-1360

S-1360

Enzyme : IC

₅₀

= 80 ng/mL

Cell : EC

₅₀

=60 ng/mL

参考：ヒット化合物 Enzyme : IC50 = 2,730 ng /mL Cell : EC50 = 100,000 ng / mL O OH N NH N O OH N N H N N O OH OH O

インテグレース阻害様式モデル

（2-Metal Binding Model)

２メタル結合モデル

インテグレースの活性中心に存在する２つのマグネシウムイオンに

同時に結合する化合物だけが酵素反応を阻害できるとするモデル

インテグレース阻害剤の阻害メカニズム

P O O O O O H

_T

_G

A

C

3‘

O O O O O O

initial state

Strand Transfer

3‘-Processing

O O O O O O O

A

C

preintegration complex

H₂ O O O O N N H N F

HIVインテグレースのデザイン

疎水性部位

キレート部位

フレキシブルリンカー

*

*

*

*

*

*

* *

*

*

*

*

N M eO O N

6 + 6

5 + 6

6 + 5

5 + 5

ファーマコフォア

ファーマコフォア

Chemical Structure of INIs

O O N NH N F OH

S-364735

S-1360

N

N

O

O

O

F

N

H

CH

₃

OH

K

+

Raltegravir

MK-0518

(Merck)

Elvitegravir

_GS9137

(JT/Gilead)

F N H O N N O OH Me NH O N _N O

N

O

OH

O

O

Cl

F

OH

Chemical Structure of S/GSK1349572

（DTG; Dolutegravir）

Chemical Properties

•

Chiral, non-racemic >98% ee

•

MW: 419 g/mol (parent)

•

pKa (OH): 8.0

O

O

N

N

O

O

N

H

O

F

F

H

CH

₃

Na

+

DTG (S-349572)

S-364735のBU/FOとして，第一世代のINIsに優るために，

１．優れた耐性ウイルスプロファイル

S-349572の耐性プロファイル

T66AT66 I T66KE92I E92Q_E92V G118SF121 Y T124 A E13 8K G140 S Y143 C Y14 3H Y143R_P14 5S Q146 R Q148H_Q148K_Q148 R I151L S153 F S153YM154 I N155 H N155S_N155T_G193E

0

20

40

60

80

100

_S/GSK1349572

Raltegravir

Elvitegravir

E92

Y143

N155

Raltegravirの臨床試験における3

つの耐性パスウエイ

Q148

Elvitegravirの耐

性変異

Fold Change

（FC

）

S-349572は耐性ウイルスが出難い

14

_{2 8}

0.1

1

10

10 0

1 00 0

1 00 00

nM

C

pd

RAL(32 nM)

RAL(6.4n M)

57 2(6 .4 nM)

57 2(1 .3 nM)

57 2(0 .2 6n M)

(Initial conc. of Cpd) 4000nM 32nM 6.4nM

• Red text indicates substitutions seen in clinical trials

• T124A is polymorphic and partially mixed in starting IIIB viruses

• S/GSK1349572 has low FC (<3) in activity against T124A, S153Y, L101I/S153F, and L101I/T124A/S153F SDMs. T66I E92Q T124A P145S Q148K Q148R T66I/T124A T66K/T124A E92V/T124A P145S/T124A Q146L/T124A Q148R/T124A T66I/V72A/A128T T66I/E92Q/T124A T66I/T124A/Q146L Elvitegravir (56 days) T66I E92Q T124A P145S Q148K Q148R T66I/T124A T66K/T124A E92V/T124A P145S/T124A Q146L/T124A Q148R/T124A T66I/V72A/A128T T66I/E92Q/T124A T66I/T124A/Q146L Elvitegravir (56 T124A Q148K* Q148R E138K/Q148K E138K/Q148R G140S/Q148R N17S/Q148K/G163R G140C/Q148K/G163R E138K/Q148K/G163R E92Q/E138K/Q148K/M154I

N155H/I204T V151I/N155H T124A/V151I/N155H Raltegravir ( 84 days) T124A Q148K* Q148R E138K/Q148K E138K/Q148R G140S/Q148R N17S/Q148K/G163R G140C/Q148K/G163R E138K/Q148K/G163R E92Q/E138K/Q148K/M154I

N155H/I204T V151I/N155H T124A/V151I/N155H Raltegravir ( 84 T124A S153Y T124A/S153Y L101I/T124A/S153F T124A S153Y T124A/S153Y L101I/T124A/S153F S/GSK1349572 (112 days) T124A S153Y T124A/S153Y L101I/T124A/S153F S/GSK1349572 (84 days) T124A S153Y T124A/S153Y L101I/T124A/S153F T124A T124A/S153F T124A T124A/S153F S/GSK1349572 (56 days) (FC=6 - >138) (FC=2 - 497) _{(FC=1.2 – 4.1)}

各INIから分離された耐性ウイルス

創薬のプロセス

構造最適化

リード

化合物の

探索

安全性試験

臨床試験

申請/審査

探索研究

最適化研究

臨床研究

ターゲットの

探索と

バリデーション

２～３年

３～５年

4～9年

いざ、臨床試験へ！

10日間投与における血漿ウイルス量の減少

(Phase IIa)

Dosing period Follow-up period

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1 (BL) 2 3 4 7 8 9 10 11 14 21 (FU) Day

Mean Change from Baseline in HIV-1 RNA

(log 10 co pies/mL) 2 mg 10 mg 50 mg PBO

DTG: 治療未経験患者を対象と

した後期第2相試験



用量設定試験



目標200例、208例加入



対照薬：エファビレンツ（EFV）

HIV-1 RNA >1000c/mL, 1:1:1:1 ランダム割付

EFV 600mg +

DTG 50mg +

2NRTIs*

DTG 25mg

+

2NRTIs*

DTG 10mg +

2NRTIs*

DTG Selected Dose +

2NRTIs* （96週以降）

EFV 600mg + 2NRTIs*

27

DTG群では

90%以上の有効

率を維持

(EFV

*

_群

_78%)

* _{EFV： エファビレンツ(非核酸系逆転写酵素阻害剤)}

DTG：

治療未経験患者を対象とした後期

第2相試験(SPRING-1)の結果(24W)



良好な忍容性・安全性を確認



今までにない強力なウイルス量減少効果を持つ薬剤

試験No.

ING111762

治療未経験患者

対象患者

試験デザイン

治療経験患者

（インテグレース阻害剤治療

経験患者除く）

ING113086

DTG

第3相臨床試験（Pivotal試験）

ING114467

治療未経験患者

788例（非劣性試験）

DTG vs RAL

(+ABC/3TC or TDF/FTC)

688例（非劣性試験）

DTG vs RAL

(+OBT**)

788例（非劣性試験）

2010年

10月

2010年

10月

2011年

開始

シオノギは、常に世界の人々の健康を守るために

必要な最もよい薬を提供する。

シオノギの基本方針

今後も抗ウイルス薬の創製を通じて、この目的を

達成して行きたいと思っています。

DTGの詳細結果は，塩野義製薬（株）HPでも確認できます．

http://www.shionogi.co.jp/ir/explanatory/pdf/p110310.pdf

SHIONOGI