組織および遺伝子選択的活性を持つ新規ビタミンD受容体モジュレーター

組織および遺伝子選択的活性を持つ
新規ビタミンＤ受容体モジュレーター
（SVDRM)の開発
日本大学
医学部医学科
教授
槇島誠
兼任講師山田幸子
（東京医科歯科大学名誉教授）
立教大学理学部化学科
教授
常磐広明
1
活性型ビタミンD３および合成アナログの臨床応用
*Ca/P代謝調節
OH
腎性骨形成異常症
二次性副甲状腺機能亢進症
くる病
骨粗しょう症
HO
OH
1,25(OH)2D3
活性型ビタミンD3
*細胞増殖抑制・分化誘導
乾癬
抗癌
*免疫調節: 自己免疫疾患
*心臓血管系の機能維持
*毛根の発達
2
市販の主な活性型ビタミンD製剤
OH
腎性骨形成異常症
二次性副甲状腺機能亢進症
くる病、骨軟化症、
骨粗しょう症
乾癬
HO
HO
OH
alphacalcidol
乾癬
外用
OH
OH
calcipotriol
骨粗しょう症
OH
O
OH
HO
OH
O
二次性副甲状腺機能亢進症
乾癬
HO
OH
oxacalcitriol
HO
OH
乾癬
eldecalcitol
OH
tacalcitol
2011年承認
3
ビタミンD受容体（VDR)は核内受容体の一つ
他の核内受容体と同様の作用機序で働く
核内受容体を標的とする薬剤
女性ホルモン受容体（ER): タモキシフェン、ラロキシフェン
（パーシャルアゴニスト）
黄体ホルモン受容体（PR): ミフェプリストン（アンタゴニスト）
男性ホルモン受容体（AR): ビカルタミド（アンタゴニスト）
糖質コルチコイド受容体（GR)：デキサメサゾン（アゴニスト）
硬質コルチコイド受容体（MR)：スピロノラクトン、エプレレノン
（アンタゴニスト）
ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体（PPAR）：
PPARa:フィブラート系薬剤（アゴニスト）
PPARg：ピオグリダゾン、ロシグリタゾン（アゴニスト）
4
VD
ビタミンDの作用機序
DBP
VD
細胞質
VD
VDR
プロテイン
核
VD
VDR
RXR
VD
RXR
mRNA
VDR
VDRE
RNA Pol II
遺伝子
活性発現
5
選択的エストロゲン受容体モデュレーター
（SERM;パーシャルアゴニスト)
N
OH
N
O
O
O
OH
HO
HO
エストラジオール
(天然アゴニストE2)
HO
ヒドロキシタモキシフェン
(OHT)
OHT
乳房
S
ラロキシフェン
(RAL)
RAL
アンタゴニストアンタゴニスト
子宮
アゴニスト
アンタゴニスト
心臓血管、骨
アゴニスト
アゴニスト
6
選択的女性ホルモン受容体モジュレーター
（SERM）
H12
H12
不活性
ヘリックス(H)12
活性化機能２:AF-2
ER/OHT（パーシャルアゴニスト）
活性
ER/E2(天然アゴニスト）
7
選択的女性ホルモン受容体モジュレーター
（SERM）
H12
H12
不活性
ヘリックス(H)12
活性化機能２:AF-2
ER/OHT（パーシャルアゴニスト）
活性
ER/E2(天然アゴニスト）
8
選択的女性ホルモン受容体モジュレーター
（SERM）
H12
H12
転写活性化
転写阻害
不活性
ER/OHT（パーシャルアゴニスト）
活性
ER/E2(天然アゴニスト）
9
選択的女性ホルモン受容体モジュレーター
（SERM）
Cell
conditions
H12
H12
パーシャル
アゴニスト
OHT, RAL
転写阻害
不活性
ER/OHT（パーシャルアゴニスト）
転写活性化
活性
ER/E2(天然アゴニスト）
10
ビタミンDのパーシャルアゴニスト：
選択的VDRモデュレーター
（SVDRM)
を開発する
11
側鎖末端にアダマンタン環と三重結合をもつ
19-ノル-2-メチレンビタミンD誘導体
アダマンタン環、
大きく堅固
ヘリックス１２とぶつかる
堅固
25
n
HO
OH
ADTK1
R OH
ADTK2
ADTK3
ADTK4
ADKM1
n = 0 or 1
ADKM2
ADKM3
ADKM4
安定・合成容易
ADKM5
１９-ノル-２-メチレン構造
（ラットで骨形成作用がある） ADKM6
n
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
R 25
H
S
H
R
H
R
H
S
Me R
Me S
Et
R
Et
S
Bu R
Bu S
12
側鎖にアダマンタン環と共役diyne構造を持つ
１９-ノル-２-メチレンビタミンＤ誘導体
アダマンタン環
大きく堅固
ヘリックス１２と
ぶつかる
堅固な共役diyne
13
VDR 結合性
ADTK化合物
ADTK1
ADTK2
ADTK3
ADTK4
IC50 nM
0.5
12
13
12
% of 1,25(OH)2D3
70-90
4
3.5
4
ADKM 化合物
IC50 nM
% of 1,25(OH)2D3
ADKM1
ADKM2
ADKM3
ADKM4
ADKM5
ADKM6
8.5
0.5
9.6
1.3
22.6
1.5
6
70
6
27
2
23
ADYW化合物
ADYW1
ADYW2
ADYW3
ADYW4
IC50 nM
12.5
5
38
36
% of 1,25(OH)2D3
3.5
7
1
1
14
VDR中のADTK1と1,25(OH)2D3
His301
Ser274
2.9 Å
2.9 Å
2.7 Å
2.7 Å
His393
3.9 Å
3.8 Å
2.7 Å
2.8 Å
Tyr143
3.8 Å
Arg270
Se233
ヘリックス１２残基
ADTK1：シアン
1,25(OH)2D3：グレー
15
VDR中のADTK1,3,4と1,25(OH)2D3
アダマンタン環
ADTK1 シアン,3 マジェンタ,4 黄色
1,25(OH)2D3 グレー
ヘリックス１２
16
Ser274
His301
His393
Tyr143
Phe418
Arg270
HO
HO
Ser233
Val414
アダマンタン環
Phe418(448)間
距離
4.05 Å
4.22 Å
(0.17 Å)
HO
HO
OH
OH
Diyne 1,25D
ADYW2
17
VDR中の
Diyne-1,25D
Ser306
His333
His423
Tyr175
6.774
Phe448
Arg302
Val444
Ser265
Ser274
His301
ADYW2
His393
ジイン構造
0.07 Å
短い
Tyr143
6.707
Phe418
Arg270
Val414
Ser233
18
Cyp24A1遺伝子発現の組織選択性：ADTK
HEK293 SW480 MG63 THP1 U937
腎臓
小腸
骨
骨髄骨髄
HaCaT
皮膚
A549
肺
1,25D3
100
100
100
100
100
100
100
ADTK1
100
50
50
70
90
30
36
腎臓
ADTK2
15
32
5
1
1
22
21
小腸
ADTK3
45
19
51
27
53
13
24
ADTK4
30
14
43
18
49
11
17
骨髄・
骨
最高活性
選択性
19
組織選択的Cyp24A1遺伝子発現 ADKM
HEK293
腎臓
SW480
小腸
MG63
骨
THP1
骨髄
U937
骨髄
HaCaT
皮膚
A549
肺
1,25D3
100
100
100
100
100
100
100
ADKM1
35
17
28
46
51
49
64
ADKM2
33
44
63
90
78
85
109
ADKM3
23
26
36
52
54
53
95
ADKM4
93
124
73
98
86
92
136
ADKM5
10
14
14
22
22
26
73
ADKM6
61
72
53
82
78
72
84
選択性
最高
20
Cyp24A1遺伝子発現の組織選択性：ADYW
HEK293 SW480 MG63 THP1 U937
腎臓
小腸
骨
骨髄骨髄
HaCaT
皮膚
A549
肺
1,25D3
100
100
100
100
100
100
100
ADYW1
<1
4
<1
<1
<1
<1
19
ADYW2
15
35
15
23
21
19
55
ADYW3
<1
1
<1
<1
<1
<1
<1
ADYW4
<1
3
2
2
2
1
7
ADYW２: 肺細胞選択性
最高活性
21
In vivo 実験：マウス血中Ca上昇解析
ADTK1,2及び1,25(OH)2D3
体重
血中Ca濃度
16
130
CNT
120
12
1,25D3
ADTK1
10
体重 (%)
Ca 濃度 (mg/dl)
14
110
8
CNT
6
ADTK2
100
1,25D3
4
ADTK1
2
90
ADTK2
0
80
Day0
Day2
Day4
Day0 Day1 Day2 Day3 Day4
(薬剤12.5 nmol/kg, n=3連日腹腔内投与;
コントロール、等量のエタノールのPBS溶液を同様に投与)
22
結論
１．VDR錯体のX線結晶構造解析から
＊全ての化合物でアダマンタン環は活性発現に
重要なH12（活性化機能2,AF2)と接触している。
＊しかし、結晶構造ではアダマンタン環はH12
と接触しているが、溶液中ではH12を押し出し、
不活性型との平衡状態にある可能性が高い。
つまり、化合物の多くはパーシャルアゴニスト
活性を示す。
23
２．遺伝子発現実験の結果から
＊それぞれの化合物はそれぞれ組織選択
性を示している。
＊そこで、例えば小腸と肺に強い活性を
持つADKM4について、自己免疫疾患に対す
る効果が期待される。
＊ADYW2は肺細胞の対する効果が高いの
で、肺癌の予防効果に期待したい。
24
３．マウスを用いたin vivoの血中Ca上昇解
析の結果から
＊ADTK1は遺伝子発現作用を反映し、血中Ca
上昇作用は1,25(OH)2D3より弱く、体重減少
作用は認められなかった。
＊骨粗しょう症を念頭においた、骨形成作用
を検討したい。
25
従来のVD製剤と
今回のVD化合物の違い
＊従来の活性型ビタミンDアナログは体内動態
が、各製剤の作用の選択性を決めている。例え
ば、プロドラッグ性（alphacalcidol）、寿命が短い
（calcipotriol; oxacalcitriol)、長い（eldecalcitol）
など。
＊今回の薬は受容体（VDR）との結合性が作用
選択性を決めている。すなわち作用発現に重要
なヘリックス１２のコンフォメーションに大きな影響
を与え、これが組織選択性を出していると考え
26
実用化に向けた課題
in vitroにおいて疾患特異性（皮膚疾患、骨粗鬆症、癌
など）、副作用の軽減効果が期待されるデータが得られ
ているが，具体的な疾患との関係を示すin vivoデータの
取得する必要がある。
27
企業への期待
１．共同研究
２．試料提供
３．A-STEP顕在化タイプ，ハイリスク挑戦タイプ等
への共同申請
28
本技術に関する知的財産権
• 発明の名称：パーシャルアゴニスト活性を持つ
新規ビタミンＤ受容体モジュレーター
• 出願番号
：特願2013-502403,
EP12752901.4, US 14/002502
• 出願人
：学校法人日本大学，
学校法人立教学院
• 発明者
：槇島誠，山田幸子，
アントニオモウリーニョ，常盤広明，
工藤健，渡會友祐，前川和樹
29
お問い合わせ先
日本大学産官学連携知財センター(NUBIC)
コーディネーター渡辺麻裕
ＴＥＬ０３－５２７５－８１３９
ＦＡＸ０３－５２７５－８３９８
e-mail [email protected]
30

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