オールジャパンで取り組むミトコンドリア病治療 MA-5 の開発状況 東北大学大学院医学系研究科東北大学大学院医工学研究科教授 阿部高明 2018.2.24. 第 3 回ミトコンドリア病研究 患者公開フォーラム
ミトコンドリア機能異常 ATP の枯渇 ( 低酸素 虚血 ) 酸化ストレスによる細胞死 腎臓病 老化 ミトコンドリア病 筋骨格系障害 皮膚疾患 急性冠症候群再灌流障害 感染症 癌 ドーピング 眼科疾患 糖尿病代謝疾患 神経変性疾患
ミトコンドリアはエネルギーの貨幣である ATP を作る場所である 核 DNA/mtDNA; 36/7 4/0 10/1 10/3 14/2 外膜 電子伝達系 (ETC) H + ATP 合成酵素 2H + 4H + 2H + 3H + 内膜 I 2e - 2e CoQ - e CytC - III II e - e - IV e - V V 解糖系 NAD + 2 NADH 2 コハク酸 フマル酸 O 2 H 2 O 34ADP+34Pi 34ATP アセチル -CoA ピルビン酸 TCA cycle b 酸化 b 酸化 脂肪酸 拡大 ピルビン酸乳酸 2ADP+2Pi 2ATP 遊離脂肪酸 ミトコンドリア
ミトコンドリアはエネルギーの貨幣である ATP を作る場所である 核 DNA/mtDNA; 36/7 4/0 10/1 10/3 14/2 タウリン 外膜電子伝達系 (ETC) H + ATP 合成酵素 2H + 4H + 2H + 3H + 内膜 I 解糖系 ジクロロ酢酸アセチル-CoA TCA cycle ピルビン酸 2e - 2e CoQ - e CytC - III II NAD + 2 NADH 2 コハク酸 フマル酸 5-ALA+ 鉄 e - e - b 酸化 b 酸化脂肪酸 O 2 IV e - H 2 O フィブラートカルニチニン V V 34ADP+34Pi 34ATP 拡大 ピルビン酸乳酸 2ADP+2Pi 2ATP 遊離脂肪酸 ミトコンドリア
ミトコンドリア病の臨床治験 EPI-743(Edison Co. Ltd.) CoQ10 イデベノン (MELAS) クレアチニン エリスロポエチン (Friedreich s) raav-nd4() 運動 抗酸化キノリン EPI-743 WWW.Clinical trials.gov (2013) Massachusetts Mito Cocktail L-Carnitine Removal ROS CoQ10 Vit.B2 a-lipoic acid EPI-743 Co Q10 Idebenone TCAcycle Haefeli RH PLoS One. 31:e17963, 2011 5
抗酸化ストーリーとそれ以外 イデベノン CoQ10 dichloroacetate (DCA) Sulforaphane MA-5 TA SS-31 Vit. C Mito Q ROS GSH NRF2 クリスタ x Hazel Szeto Genetic /secondary defect ATP mitofilin Cardiolipin Haefeli RH PLoS One: e17963 2011 ATP 合成酵素 H + ATP 合成酵素 z
腎不全と尿毒症物質 正常 慢性腎臓病 CKD あ 尿毒症物質 (>100) エリスロポエチン注射 腎性貧血免疫不全骨異栄養症副甲状腺亢進症透析インスリン抵抗性栄養不良炎症凝固異常皮膚萎縮掻痒多発神経炎共同障害震戦心不全食思不振心膜炎高血圧溢水心血管障害 Vanholder R. Pediatr Nephrol 23: 1211, 2008
エリスロポエチン産生と尿毒素 Epo 産生細胞 Hep3B Epo conc. % control 120 100 80 60 40 20 0 インドキシル硫酸 インドール酢酸 (IAA) the most common, naturally-occurring plant hormone A B C D E F G X H I J K L M N O P Q R IAA PCT JP2013/006916
インドール酢酸の誘導体の合成 インドール酢酸 100% 化学合成 #1 #2 #3 #4 #5 (MA-5) #6 #7 #8 #21 #35 Hayashi K. ACS Chem. Biol. 7: 590, 2012
41 種類の誘導体の中で #1 #5 はエリスロポエチンと ATP の両方を増やす 4 3 エリスロポエチンが増える 2 Hep3B 細胞 1 0 10 DMSO1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 8 6 4 2 ATP が増える Hep3B 細胞 0 DMSO1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 化合物番号 1 化合物番号 41
Control BSO nmol H 2 O 2 /min/mg protein MA-5 は患者線維芽細胞を濃度依存的に生存させ ATP を増やし酸化ストレスを減らす新規作用薬 ミトコンドリア治療薬に必要な要素 ( 生存 ATP 酸化ストレス除去 ) を全て兼ね備えている唯一の化合物 800000 600000 <ATP> * * 120 100 80 60 Control % < 生存率 > a-リポ酸 CoQ10 #2 #4 MA-5 400000 200000 0 0.2 DMSO #4 MA-5 <ミトコンドリアROS> 40 20 0.1 * ** 0 contreol 0 DMSO #4 MA-5
Cell viability (fold change) Cell viability (fold change) Cell viability (fold change) Cell viability (fold change) ミトコンドリア病患者線維芽細胞に対する MA-5 の生存率上昇効果 MELAS 140 120 130 120 EC50=2.3 μm 100 EC50=3.4 μm 110 100 90 80 60 80 70 40 60 0.03 0.3 3 30 MA-5 (μm) 20 0.1 1 10 100 MA-5 (μm) 100 Leber 140 Kearns-Sayre 90 80 70 60 50 EC50=5.1 μm 120 100 80 60 EC50=4.9 μm 40 40 30 0.1 1 10 100 MA-5 (μm) 20 0.1 1 10 100 MA-5 (μm) Suzuki T. TJEM 236: 225, 2015
MA-5 は電子伝達系のどの遺伝子が壊れても効果がある Cas e 1 2 3 4 Disease Age Cell ID Gene mutation Protein 8 16 8 16 THK2 THK5 THK6 THK7 m.10191 T>C m.10191 T>C ND3 ND3 Sensitivity for BSO Effect of MA-5 GDF-15 (pg/ml) 4555.7 2051.5 1072.4 FGF-21 (pg/ml) 3230 3241.8 732.8 Mutation rate (%) NGS RFLP 17 5 0 KCMC10 m.10158 T>C ND3 82 87.9 6 7 2 0 KCMC17 KCMC14 c.367_368delag m.8993 T>G SURF1 ATPase6 78 #1 8 7 KCMC15 p.ala 248 Asp SURF1 9 5 ME54-1 c.55 C>T NDUFS1 671.2 149.2 10 34 THK17 1033.7 1192.7 11 MELAS 14 KCMC9 m.3243 A>G trna-leu 21 17.2 12 MELAS 14 KCMC11 m.3243 A>T trna-leu 38 49.4 MELAS 13 14 15 MELAS MELAS MELAS 13 56 20 KCMC12 THK12 THK28 m.586 G>A m.3243 A>G m.3243 A>G trna-phe trna-leu trna-leu 5505.7 1929.7 1708.1 784.8 81 48 85.4 49 16 MELAS 9 ME07-1 m.4450 G>A trna-met 784.5 205.8 Leber KSS 17 18 19 20 21 LHON LHON LHON KSS CPEO 18 66 41 13 15 THK8 THK9 THK10 THK4 THK23 m.11778 G>A m.11778 G>A m.11778 G>A ND4 ND4 ND4 520.1 2647 1322.4 2900. 2 2461.7 80.9 434.9 912.1 2088. 5 790.8 100 100 97 100 100 82 22 DOA 73 THK14 c.1377_1381deltgtaa p.asn459met 1310.2 215.8 23 24 Unclassified Unclassified 13 3 THK 1 THK3 4910 1071.4 789.9 66.5 25 Unclassified 64 THK11 4428 396.4 Normal 0 THK0
ミトフィリン MA-5 はミトフィリンと結合する事で ATP 合成酵素の重合を促進し ATP を作る ミトフィリン 細胞質 外膜 外膜 細胞質 内膜 MA-5 内膜 MA-5 F 1 I III IV + + + クリスタ + + F O + + II III IV F 1 I M A ATP F O F 1 + + + + + + + F O F O 2 量体 F 1 ATP Matsuhashi T. et al. EBioMedicine, 2017
ATP RLU ATP は低濃度の MA-5 でも増える 250000 * ** ** ** ** * 200000 150000 100000 50000 0 DMSO TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg TO-27kg 0.1% 1nM 3 nm 10nM 30nM 100nM 300nM 1μM 3μM 10μM 30μM 100μM sutudent t-test, vs. DMSO-control, * P< 0.05, ** P< 0.01 未発表
ロードマップ提示 当日提示します
フェーズ 1 までに残された試験 安全性試験 薬理試験 製剤検討
MA-5 の特許状況と企業側の考え方 物質特許と応用特許の壁
創薬研究に関する期間とコストのイメージ 何 10 億単位 億単位 GMP 合成 ADMET 安全性試験 臨床試験 数百万単位 標的探索 数千万単位 HTS 化合物最適化 JST: A-step 医師会 : 医師主導治験 文科省 : 橋渡し研究 AMED 難治 下西学 実験医学 32: 191, 2014
製薬の 死の谷 越えを目指して い し AMED 戦略推進部難病研究課とともに 今この辺り?? 死の谷 安全性 資金 知財の維持
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