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OUR SCIENCE

CASE 1

生体組織切片上の分子絶対定量を可能にした
高分解能イメージング質量分析法の確立

  • 田中 由香里
    田中 由香里
    たなか ゆかり
    開発研究所
    薬物動態研究部門
    主任研究員
    [専門]
    質量分析学、薬物動態学
  • case_01_photo_02
    杉本 正志
    すぎもと まさゆき
    創薬疾患研究所
    肥満・代謝性疾患部門
    [専門]
    脂質生化学

イメージング質量分析(Imaging Mass Spectrometry; IMS)法は、質量分析計を用いて生体組織切片上で標識することなく、投与した化合物や内因性分子の局在を可視化する技術です.本技術は、従来の手法では可視化が困難だった脂質等の内因性分子の局在解析、組織内薬物分布解析や薬効・毒性の作用機序解明などに有用であると期待されていますが、目的分子を特異的かつ定量的に解析することが困難でした。

田中由香里をはじめとするグループでは、この課題を解決するための定量的IMS解析法を開発し、組織内薬物分布とその局所濃度を解析することに成功しました。本法を用い、杉本正志らは北海道大学との共同研究によりマウス脳内のスフィンゴミエリン分子種の可視化に成功、代謝酵素との関係を解析し脂質分子の生理機能の解明や新しい診断マーカーの発見につながる成果を示しました。田中らの研究は第61回質量分析総合討論会ベストプレゼンテーション賞(2013年)、第64回質量分析総合討論会論文賞(2016年)、杉本らの研究は第10回日本分子イメージング学会最優秀発表賞(2015年)を受賞しています。

定量的イメージング質量分析法の
構築と創薬研究への活用

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参考文献

1. Nozomi Takai, Yukari Tanaka, and Hideo Saji

Quantification of small molecule drugs in biological tissue sections by imaging mass spectrometry using surrogate tissue-based calibration standards.
Mass Spectrom (Tokyo). 2014;3(1):A0025.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3968287/

2. Nozomi Takai, Yukari Tanaka, Kazuhiro Inazawa, and Hideo Saji

Quantitative analysis of pharmaceutical drug distribution in multiple organs by imaging mass spectrometry.
Rapid Commun Mass Spectrom. 2012 Jul 15;26(13):1549-56.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22638972

3. Masayuki Sugimoto, Yoichi Shimizu, Takeshi Yoshioka, Masato Wakabayashi, Yukari Tanaka, Kenichi Higashino, Yoshito Numata, Shota Sakai, Akio Kihara, Yasuyuki Igarashi, Yuji Kuge.

Histological analyses by matrix-assisted laser desorption/ionization-imaging mass spectrometry reveal differential localization of sphingomyelin molecular species regulated by particular ceramide synthase in mouse brains.
Biochim Biophys Acta. 2015 Dec;1851(12):1554-65.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1388198115001699

4. Masayuki Sugimoto, Masato Wakabayashi, Yoichi Shimizu, Takeshi Yoshioka, Kenichi Higashino, Yoshito Numata, Tomohiko Okuda, Songji Zhao, Shota Sakai, Yasuyuki Igarashi, Yuji Kuge.

Imaging Mass Spectrometry Reveals Acyl-Chain- and Region-Specific Sphingolipid Metabolism in the Kidneys of Sphingomyelin Synthase 2-Deficient Mice.
PLoS One. 2016 Mar 24;11(3):e0152191.

http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0152191

CASE 2

トロイの木馬:新規シデロフォアセファロスポリン薬の発見

  • 田中 由香里
    山野 佳則
    やまの よしのり
    医薬研究本部 研究本部長席
    感染症領域 シニアフェロー
    [専門]
    微生物学

細菌の薬剤耐性化による有効な抗菌薬の欠如は現代医療において最も深刻な問題の一つとなっています。特に、多剤耐性緑膿菌、多剤耐性アシネトバクター、カルバペネム耐性腸内細菌に代表される多剤耐性グラム陰性菌による感染症は米国疾病予防センター(CDC)においても、緊急な対応が必要とされる重要な病原菌として取り上げられています。当社の山野佳則は感染症研究グループを率いてこの課題に精力的に取り組み、多剤耐性グラム陰性菌感染症に対して高い有効性を示すことが期待できる新規シデロフォアセファロスポリン薬S-649266を見出しました。S-649266はシデロフォアと呼ばれる構造を持つことによって鉄とキレート体を形成し、能動的な鉄の取り込み経路を利用することで効率的に菌体内に取り込まれるという従来のβラクタム薬にはなかった特徴を有しています。加えて、細菌が多剤耐性を獲得する上で重要な因子であるカルバペネム薬を含む広範なβラクタム薬分解能を有するカルバペネマーゼに対して高い安定性を有するという特徴もあるため、既存の抗菌薬では治療効果が得られないグラム陰性菌感染症の新たな治療選択肢としての期待が持たれています。

S-649266のほかにも、抗HIV薬として広く普及しているドルテグラビルの創製、インフルエンザ感染症治療薬として従来とは異なるメカニズムで作用するS- 033188の臨床開発の進展等、シオノギの感染症治療薬創製に対する取り組みにより、数多くの実績が創出されています。このような感染症領域における革新的な創薬への取り組みはこれからもたゆまなく続けられます。

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参考文献

1. Kohira N, West J, Ito A, Ito-Horiyama T, Nakamura R, Sato T, Rittenhouse S, Tsuji M, Yamano Y

In Vitro Antimicrobial Activity of a Siderophore Cephalosporin, S-649266, against Enterobacteriaceae Clinical Isolates, Including Carbapenem-Resistant Strains.
Antimicrob Agents Chemother. 2015 Nov 16;60(2):729-34

http://aac.asm.org/content/60/2/729.long

2. Ito A, Kohira N, Bouchillon SK, West J, Rittenhouse S, Sader HS, Rhomberg PR, Jones RN, Yoshizawa H, Nakamura R, Tsuji M, Yamano Y.

In vitro antimicrobial activity of S-649266, a catechol-substituted siderophore cephalosporin, when tested against non-fermenting Gram-negative bacteria.
J Antimicrob Chemother. 2016 Mar;71(3):670-7

http://jac.oxfordjournals.org/content/71/3/670.long

3. Ito-Horiyama T, Ishii Y, Ito A, Sato T, Nakamura R, Fukuhara N, Tsuji M, Yamano Y, Yamaguchi K, Tateda K.

Stability of Novel Siderophore Cephalosporin S-649266 against Clinically Relevant Carbapenemases.
Antimicrob Agents Chemother. 2016 Jun 20;60(7):4384-6.

http://aac.asm.org/content/60/7/4384.long

4. Itoh, A. et al.

S-649266, a novel siderophore cephalosporin: II. Impact of active transport via iron regulated outer membrane proteins on resistance selection.

F-1563, 54th Intersci Congress Antimicrob Agents Chemother, 2014

5. 堀山 つかさ、松本 州平、中村 理緒、鳥羽 晋輔、辻 雅克、山野 佳則

マウス局所感染モデルにおける新規注射用シデロフォアセファロスポリン系抗菌薬S-649266の治療効果

第63回日本化学療法学会総会 (日本化学療法学会 学術奨励賞受賞)

CASE 3

HIV制圧へ向けて:ドルテグラビルの開発

  • 川筋 孝
    川筋 孝
    かわすじ たかし
    創薬化学研究所 感染症化学部門
    部門長
    [専門]
    医薬化学

近年のヒト免疫不全ウイルス(HIV)感染症に対する多剤併用療法の進展によりHIV感染者の生命予後は改善されてきましたが、1日の服薬回数と錠剤数の多さ、高頻度の副作用が患者さまの服薬継続の妨げとなり、その結果として薬剤耐性株が出現してしまうことが治療上の大きな課題となっています。当社では強い抗HIV活性を保ちつつ安全に服薬を継続できる抗HIV 薬の開発に20年以上前から取組み、画期的インテグラーゼ阻害剤ドルテグラビルの開発に成功しました。薬効と安全性の両立を目指した化合物最適化をリードしたのが川筋孝たちの創薬チームです。

ドルテグラビルは他のインテグラーゼ阻害剤と比較し格段に耐性株出現率が低いのが最大の特長です。また抗HIV剤の中では小型で、血中の薬剤濃度を維持するためのブースターを併用しなくても1日1回の服用が可能であることから、患者さまにとって大変服用しやすい薬剤となっています。

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多くの優秀な創薬化学者を率いながら、社内外の薬理学、ウイルス学研究者とともにHIV感染症治療のあるべき姿を追い続ける川筋とそのチームは、ドルテグラビルの創薬研究により日本薬学会医薬化学部会賞(2015年)、およびアメリカ化学会Heroes of Chemistry(2016年)を受賞しています。

参考文献

1. Kawasuji T, Johns BA, Yoshida H, Taishi T, Taoda Y, Murai H, Kiyama R, Fuji M, Yoshinaga T, Seki T, Kobayashi M, Sato A, Fujiwara T.

Carbamoyl pyridone HIV-1 integrase inhibitors. 1. Molecular design and establishment of an advanced two-metal binding pharmacophore.
J Med Chem. 2012 Oct 25;55(20):8735-44.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jm3010459

2. Kawasuji T, Johns BA, Yoshida H, Weatherhead JG, Akiyama T, Taishi T, Taoda Y, Mikamiyama-Iwata M, Murai H, Kiyama R, Fuji M, Tanimoto N, Yoshinaga T, Seki T, Kobayashi M, Sato A, Garvey EP, Fujiwara T.

Carbamoyl pyridone HIV-1 integrase inhibitors. 2. Bi- and tricyclic derivatives result in superior antiviral and pharmacokinetic profiles.
J Med Chem. 2013 Feb 14;56(3):1124-35.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jm301550c

3. Johns BA, Kawasuji T, Weatherhead JG, Taishi T, Temelkoff DP, Yoshida H, Akiyama T, Taoda Y, Murai H, Kiyama R, Fuji M, Tanimoto N, Jeffrey J, Foster SA, Yoshinaga T, Seki T, Kobayashi M, Sato A, Johnson MN, Garvey EP, Fujiwara T.

Carbamoyl pyridone HIV-1 integrase inhibitors 3. A diastereomeric approach to chiral nonracemic tricyclic ring systems and the discovery of dolutegravir (S/GSK1349572) and (S/GSK1265744).
J Med Chem. 2013 Jul 25;56(14):5901-16.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jm400645w

4. Kobayashi M, Yoshinaga T, Seki T, Wakasa-Morimoto C, Brown KW, Ferris R, Foster SA, Hazen RJ, Miki S, Suyama-Kagitani A, Kawauchi-Miki S, Taishi T, Kawasuji T, Johns BA, Underwood MR, Garvey EP, Sato A, Fujiwara T.

In Vitro antiretroviral properties of S/GSK1349572, a next-generation HIV integrase inhibitor.
Antimicrob Agents Chemother. 2011 Feb;55(2):813-21.

http://aac.asm.org/content/55/2/813.long