説明

競合的HIVのRTインヒビターのスクリーニング法

a)ヌクレオシド三リン酸以外の試験化合物を提供し、b)試験化合物を細胞中の野生型HIVウイルス複製試験にかけ、c)試験化合物を細胞中のNNRTI耐性HIVウイルス複製試験にかけ、d)試験化合物を反応動力学的逆転写酵素アッセイにかけ、そして該アッセイ中で取り込まれたヌクレオチドに対して競合的である試験化合物を識別し、工程b)でも同様に活性であり、工程c)で活性であり、そして工程d)で取り込まれたヌクレオチドに対して競合的であると識別される試験化合物を選択する工程、を含んでなる新クラスのヌクレオチド競合RTインヒビターを識別する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は知られた逆転写酵素インヒビターと異なって作用する特別なクラスのHIV逆転写酵素の競合的インヒビターを識別する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
HIVウイルス感染症を治療するために現在市場で販売されている又は開発中の薬剤は、逆転写酵素インヒビター(RTI)、プロテアーゼインヒビター(PI)及びより最近の融合インヒビターのようなクラスに属する。RTIは逆転写酵素機構を妨げることによりウイルスの複製を抑制し、他方、PIはウイルスのアッセンブリーに介入する。RTインヒビターはウイルスの複製がブロックされるようにその機能を阻害する多数の方法でRT酵素と相互反応する。PIはウイルスのプロテアーゼ酵素の活性部位に結合し、それにより感染性ヴィロンの構造的及び酵素の成分を生成するために必要な前駆体のポリタンパク質の切断を阻害する。
【0003】
「ヌクレオシド逆転写酵素インヒビター(NRTI)」は逆転写酵素による伸長するウイルスDNA中への取り込みのための天然のヌクレオシド三リン酸と競合するヌクレオシド三リン酸に細胞内で転化されるRTインヒビターのクラスである。これらの化合物を天然のヌクレオシドから区別する化学的修飾物がDNAのチェインターミネーション事象をもたらす。現在入手できるNRTIはジドブジン(AZT)、ジダノシン(ddl)、ザルシタビン(ddC)、スタブジン(d4T)、ラミブジン(3TC)、アバカビル(ABC)、エムトリシタビン(FTC)及びテノフォビル及びテノフォビルジソプロキシルフマレート(TDF)を包含し、後者はしばしば、「ヌクレオチド逆転写酵素インヒビター(NtRTI)」と呼ばれる。
【0004】
逆転写酵素の機能はHIVのRNAをDNAに転化させることである。この過程で、デオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)が増殖DNAに結合される。NRTIのようなチェインストッパーが最初に細胞キナーゼにより三リン酸(TP)に転化される。例えば、識別された最初のHIVのRTインヒビターの1つであったAZTはAZT−TPに転化され、次にHIV−1のRTがウイルスのDNAの構築における有効な代替基質としてAZT−TPを使用することができる。しかし、AZT−TPは更なるDNA伸長に必要な3’OHを欠き、それにより、取り込み後の増殖DNAチェインのターミネーションを誘起する。逆の過程、すなわちチェインのヌクレオチドの除去又はAZTのようなチェインターミネーション残基の除去が、ピロリン酸又はヌクレオシド三リン酸により仲介され、同様にしかしずっと低い程度に起る。この逆の過程はHIV突然変異体において促進され、それが野生型RTよりずっと高い効力を伴ってチェインターミネーション残基を除去する能力を増加する。この機序は例えば、非特許文献1中に記載のようなAZT又は他のいずれかのNRTIに対する突然変異HIVの耐性の原因と認められる(非特許文献1参照)。
【0005】
この逆過程のために、インビトロのRT試験モデルへのピロリン酸又はヌクレオシド三リン酸の添加は、とりわけ突然変異RTが使用される時、試験されるNRTIの阻害活性を減少させる。しかし、幾つかのNRTIはRT活性の最少の減少のみを示すか、又は幾つかのNRTIによりRT活性は同一レベルに留まることすらある。
【0006】
現在入手できるHIV薬剤に対するHIVウイルスの耐性が治療の失敗の主要な原因であり続ける。これが、通常、異なる活性プロファイルを有する2種以上の抗−HIV剤の組み合わせ治療の導入をもたらした。「HAART」治療(高度活性抗−レトロウイルス
治療)の導入により著しい進歩がもたらされ、それにより処置されたHIV患者人口における罹患率及び死亡率の著しい減少をもたらした。HAARTはNRTI、NNRTI及びPIの種々の組み合わせを伴う。抗レトロウイルス治療に対する最近の指針は初期の処置に、このような3種組み合わせ治療計画を推奨する。しかし、これらの多剤治療はHIVを完全には排除せず、長期の処置が通常、多剤耐性をもたらす。とりわけ、抗−HIV組み合わせ治療を受けている患者の半数は、主として、使用される1種以上の薬剤に対するウイルスの耐性のために処置に完全には応答しない。更に、耐性ウイルスは新規感染個体に継代され、それが、これらの薬剤に新規の患者に対して極めて限定された治療選択肢をもたらすことが示された。
【0007】
その結果、HIVに対して有効な薬剤組み合わせ物中に使用のための新タイプの有効成分の継続的需要が存在する。従って、化学構造及び活性プロファイルの異なる、新タイプの抗−HIVの有効な活性成分を提供することは著しく望ましい、達成すべき目標である。逆転写酵素は興味深い標的であり続け、そしてこの酵素のインヒビターはHAART組み合わせ物の欠くべからざる部分である。新機序によりこの酵素の機能を阻害する物質を発見することは、近年使用されるNRTI及びNNRTIの代替物を提供することが期待される。とりわけ後者はこのクラス全体にわたり交差耐性を引き起こす突然変異体に悩む。しかし程度は小さいが、NRTIもまた、突然変異体による耐性に直面する。NRTIが比較的弱い交差耐性を示す事実は、ポケット中に構造的変化を引き起こす突然変異がすべてのNNRTIを無効にさせるような同様な結合ポケットと明らかにすべて反応するNNRTIに比較して、RTとのより複雑な相互反応により説明される。従って、NRTI様動態を有するが化学的に異なる化合物を発見することは、交差耐性に感受性が低く、そして異なる突然変異体を選択する薬剤をもたらすことが期待される。このような化合物は薬剤カクテル中にNNRTI及び/又はNRTIの代替物としての使用を見出すことができると考えられる。
【0008】
本発明は、それらが、現在知られているNRTI又はNNRTIに比較して逆転写酵素と異なって相互反応する、新クラスに属するHIVのRTインヒビターを識別する方法を目的とする。この新クラスのRTインヒビターに属する化合物はNRTI又はNNRTIの現在のクラスのどちらにも属さず、従って、これらのクラスに属する薬剤の代替物としての使用を見出し、とりわけそれらは抗HIV薬剤組み合わせ物中への使用を見出すかも知れない。
【0009】
更に、インビトロ試験モデルにおいてピロリン酸又はヌクレオシド三リン酸を添加されると、幾つかのRTインヒビターは予期されなかったことには、活性の増加を示すことが見いだされた。前記のように、これまでのところ、RT活性の減少又は同一レベルが認められただけである。その結果、このような活性増加を示す化合物はRT酵素と異なって相互反応し、従って新クラスのRTインヒビターに属すると考えられる。本発明は更に、ピロリン酸又はヌクレオシド三リン酸が添加される時に、取り込まれたヌクレオチドに対して競合的であるのみならずまた、増加した活性を示す化合物を検出することを目的とする。
【非特許文献1】Goette et al.,Journal of Virology,2000,pp.3579−3585
【発明の開示】
【0010】
本発明は、
a)ヌクレオシド三リン酸以外の試験化合物を提供し、
b)該試験化合物を細胞中の野生型HIVウイルス複製試験にかけ、
c)試験化合物を細胞中のNNRTI耐性HIVウイルス複製試験にかけ、
d)試験化合物を反応動力学的逆転写酵素アッセイ(kinetic reverse
transcriptase enzymatic assay)にかけ、そして該アッセイ中で取り込まれたヌクレオチドに対して競合的である試験化合物を識別し、
工程b)でも同様に活性であり、工程c)で活性であり、そして工程d)で競合的であると識別される試験化合物を選択する工程、
を含んでなる新クラスのヌクレオチド競合RTインヒビターを識別する方法を提供する。
【0011】
更なるアスペクトにおいて、本発明は、
a)ヌクレオシド三リン酸以外の試験化合物を提供し、
b)該試験化合物を細胞中の野生型HIVウイルス複製試験にかけ、
c)試験化合物を細胞中のNNRTI耐性HIVウイルス複製試験にかけ、
d)試験化合物を反応動力学的逆転写酵素アッセイにかけ、そして該アッセイで競合的な試験化合物を識別し、
e)工程b)でも同様に活性であり、工程c)で活性であり、そして工程d)で競合的であると識別される試験化合物を選択し、
f)HIVのRT酵素に対する少なくとも1種のテンプレート、
少なくとも1種のプライマー、
少なくとも1種の検出可能なdNTP基質、
少なくとも1種の試験化合物、
少なくとも1種のRT酵素(ここで該HIVのRT酵素は検出可能なdNTP基質を取り込む)、を含んでなる反応ウェルを提供し、そして
テンプレート中に取り込まれた検出可能なdNTP基質の量を測定することによりRT活性を決定し、
g)HIVのRT酵素に対する少なくとも1種のテンプレート、
少なくとも1種のプライマー、
少なくとも1種の検出可能なdNTP基質、
少なくとも1種の試験化合物、
少なくとも1種のヌクレオシドリン酸又は少なくとも1種のピロリン酸、
少なくとも1種のRT酵素(ここで該HIVのRT酵素は検出可能なdNTP基質を取り込む)、を含んでなるもう1つの反応ウェルを提供し、そして
テンプレート中に取り込まれた検出可能なdNTP基質の量を測定することによりRT活性を決定し、
h)工程f)及び工程g)で得られたRT活性を比較し、
i)工程e)の基準を満たし、そしてg)で得られたRT阻害活性がf)で得られたRT阻害活性を超える試験化合物を選択する工程(ここで工程f)及びg)中のHIVのRTインヒビターの量は同等で、RT活性の増加が測定可能であるようなものである)、
を含んでなる、リボヌクレオチド又はピロリン酸感受性で、且つヌクレオチド競合的な、新クラスのRTインヒビターを識別する方法を提供する。
【0012】
本発明は更に、本明細書及び請求の範囲内に開示されたいずれかの特徴物の種々の組み合わせ物又は準組み合わせ物に関する。
【0013】
発明の詳細な説明
本発明の方法の工程b)におけるような抗HIV化合物の選択は野生型HIVウイルスによるインビボアッセイを使用して実施することができる。ウイルスの複製の阻害は、特定の百分率の細胞がHIVウイルスで感染されることを防御するために必要な試験化合物の濃度であるEC値を測定することにより決定することができる。それぞれ50%又は90%の細胞がHIVウイルスで感染することを防御するために必要な試験化合物の濃度であるEC50又はEC90値を決定することができる。他の百分率のEC値を決定することはできるが、通常は、EC90、そしてとりわけEC50値が好ましい。これらの値は知られた方法を使用して測定することができる。
【0014】
1つのこのような方法は、HIVで感染した時に検出可能な信号を送ることができる細胞に基づく。この方法に使用される細胞は好ましくは、HIV感染に高度に感受性で、許容性である。検出可能な信号は放射性標識、蛍光、発光又は吸収分光分析のような生化学又は生物学的試験で使用されるあらゆる信号であってもよい。検出可能な信号はまた、細胞壊死のような細胞内の特定の事象又は細胞のHIV感染に伴うあらゆる他の信号を包含する。検出可能な信号は直接に又は間接的に測定することができる。特定の態様において、細胞はHIVに感染されると検出可能な信号を送るように操作されている。
【0015】
1つの態様において、細胞はGFP及びHIV特異的プロモーターで操作されており、進行中のHIV感染を蛍光光度測定することができる。細胞毒性は同様な細胞中で測定されるが、構成的プロモーター下のGFPで操作されている。HIV感染細胞の感染(又はその阻害)及び擬似感染細胞の蛍光は2種の前記のタイプの細胞により発生される蛍光GFP信号により測定される。使用することができる細胞は、標的細胞株として働く、HIV感染に著しく感受性で、許容性であることが以前に示された(Koyanagi et
al.,Int.J.Cancer,36,445−451,1985)、HIV−1形質転換T4−細胞、MT−4を包含する。GFP(及びHIV特異的プロモーター)で操作されたこれらの細胞中で、進行中のHIV感染は蛍光光度法により測定される。この態様は抗HIV剤のインビトロの評価のために使用することができる、早急な、感受性のそして自動化されたアッセイ法を提供する。
【0016】
50%有効濃度(EC50)のような有効濃度値を決定することができ、通常μMで表わされる。その場合、EC50値は50%だけHIV感染細胞の蛍光を減少する試験化合物の濃度と定義される。50%細胞毒性濃度(μMにおけるCC50)は50%だけ擬似感染細胞の蛍光を減少させる試験化合物の濃度と定義される。EC50に対するCC50の比率は選択性指数(SI)と定義される。測定は、感染の約5日後に通常起る細胞の壊死前に実施され、とりわけ測定は感染の3日後に実施される。
【0017】
もう1つの態様において、測定はHIVウイルスの細胞変性効果に基づく。50%有効濃度(EC50)又は90%有効濃度(EC90)のような有効濃度値は50%又は90%のような特定の百分率の細胞をウイルスの細胞変性効果から防御するために必要な試験化合物の量を表わす。好ましくは、EC50値が使用される。
【0018】
この方法において、HIV又は擬似感染MT4細胞を種々の濃度の試験化合物の存在下で数日間、通常5日間インキュベートする。インキュベート期間後、すべてのHIV感染細胞をあらゆる阻害試験化合物の不在下で対照培養物中でウイルスを複製することにより殺す。細胞の生存率を例えば、生存細胞のみのミトコンドリア中の、紫の非水溶性フォルマザンに転化される黄色の水溶性テトラゾリウム染料、MTTの濃度を測定することにより、標準法により測定する。生成されるフォルマザン結晶をイソプロパノールで可溶化すると、溶液の吸収を540nmでモニターする。値は5日間のインキュベートの終結時に培養物中に残留する生存細胞数に正比例する。化合物の阻害活性はウイルス感染細胞上でモニターされ、EC50又はEC90値として表わされた。これらの値は50%及び90%それぞれの細胞をウイルスの細胞変性効果から防御するために必要な化合物の量を表わす。試験化合物の毒性は擬似感染細胞上で測定され、50%だけ細胞の増殖を阻害するために必要な試験化合物の濃度を表わすCC50として表わされる。選択性指数(SI)(CC50/EC50の比率)もまた決定され、それは試験化合物の抗HIV活性の選択性の指標である。結果はまた、例えばEC50又はEC90それぞれとして表わされる結果の負の対数のpEC50又はpCC50値として報告することができる。
【0019】
工程b)で得られる試験結果は、試験化合物が野生型HIVウイルスの複製を阻害する
のに有効であるか否かを見るために評価される。野生型HIVウイルス複製阻害における試験化合物の有効度は、有効度の閾値であると考えられる一定のEC50値より小さい一定の試験化合物のEC50値を決定することにより評価することができる。この閾値は約100μMに配置することができ(pEC50は約4である)、好ましくは、それは約32μMに配置することができる(pEC50は約4.5である)。
【0020】
野生型ウイルスは種々の源、例えば、LAI株又はHXB2株であることができる。
【0021】
本発明の方法の工程c)におけるような抗HIV化合物の選択は、工程b)におけるものと同様なタイプのアッセイを使用して、しかしNNRTIに対して耐性である突然変異HIVウイルスを使用して実施される。工程b)におけるようにウイルスの複製の阻害は、特定の百分率の細胞がHIVウイルスで感染されることを防御するために必要な試験化合物の濃度であるEC値を測定することにより決定することができる。それぞれ50%又は90%の細胞がHIVウイルスで感染することを防御するために必要な試験化合物の濃度であるEC50又はEC90値を決定することができる。他の百分率のEC値を決定することはできるが、通常は、EC90、そしてとりわけEC50値が好ましい。これらの値は知られた方法、とりわけ工程b)に関して説明されたような方法を使用して測定することができる。
【0022】
使用することができる突然変異HIV株はNNRTIに耐性のHIV株である。概括的にこれは、突然変異HIV感染細胞中でHIV阻害効果を試験する時に、野生型感染細胞による同様な試験に比較すると、NNRTIである試験化合物の有効濃度が増加されるにちがいないことを意味する。好ましくは、突然変異HIV感染細胞におけるHIV阻害効果を試験する時に、野生型感染細胞による同様な試験における同様な試験の有効濃度に対する、NNRTIである試験化合物の有効濃度の比率は1より大きい、とりわけ約4以上であり、好ましくは、約10以上である。該有効濃度又はEC値は特定の百分率におけるEC値として、とりわけEC50又はEC90値として表わすことができる。好ましいものはEC50値である。
【0023】
本明細書で使用される用語「NNRTI」はそれらに限定はされないが、ネビラピン、デラビルジン、エファヴィレンズ、8及び9−Cl TIBO(チヴィラピン)、ロビリド、TMC−125、4−[[4−[[4−(2−シアノエテニル)−2,6−ジフェニル]アミノ]−2−ピリミジニル]アミノ]−ベンゾニトリル(TMC278)、ダピビリン(R147681又はTMC120)、MKC−442、UC781,UC782、カプラヴィリン、QM96521、GW420867X、DPC961、DPC963、DPC082、DPC083、カラノリドA、SJ−3366、TSAO、4”−脱アミノ化TSAO、MV150、MV026048、PNU−142721を含んでなる当該技術分野で知られた非ヌクレオシド逆転写酵素インヒビターの群を表わす。
【0024】
NNRTI耐性HIV株の例は、それらに限定はされないが、表1に挙げた1種又は複数の突然変異体を担持するHIV株を含んでなる。これらの突然変異体はNN−逆転写酵素インヒビターに対する耐性を伴い、現在知られているNNRTIに耐性を示すウイルスをもたらす。
【0025】
表2は表1で挙げたもの以外に存在する可能性がある突然変異体を挙げる。これらの変異体自体はNNRTIに耐性を引き起こさないが、表1の突然変異体の効果を強化することが知られている。
【0026】
表3はHIV中に存在すると強力な耐性をもたらす多数の突然変異体を挙げる。変異株は臨床的に単離されたウイルス株又はサイトで変異したウイルス株(すなわち1種又は複
数の突然変異体が誘導された野生型株)であることができる。
【0027】
【表1】

【0028】
【表2】

【0029】
【表3】

【0030】
本発明の方法の工程c)に使用のために好ましいものは表3に挙げた突然変異体をもつウイルス株である。特に興味深いものは、K103N及びY181C突然変異体を含有する株である。
【0031】
工程d)におけるような反応動力学的酵素アッセイは試験化合物が競合的RTインヒビターであるか否かを決定するために使用され、HIVのRTインヒビターの阻害機序が野生型HIVのRT又は突然変異RTタンパク質を使用する動力学から決定される酵素の反応動力学的アッセイである。例えば、ミカエリス定数、Km、酵素インヒビター複合物の解離定数、Ki及び阻害の機序は基質、RTインヒビター及び/又は他の試薬の種々の濃度におけるデータを、ミカエリス−メンテンの競合阻害式、ミカエリス−メンテンの非競
合阻害式及びミカエリス−メンテンの不競合阻害式に当てはめることにより決定することができる。ミカエリス−メンテンの競合阻害式を使用して最良の適合が得られる場合は、該インヒビターはヌクレオチド競合RTインヒビターである。考えられる適用に応じて、当該技術分野で知られた他のあらゆる反応動力学的分析を本発明の方法とともに使用することができる。
【0032】
工程b)、c)及びd)は任意の一定の配列で実施することができ、それらは連続して、又は平行に実施することができる。連続的に実施される時は工程b)を最初に、次に工程c)、そして次に工程d)又はその反対に実施することができる。他の工程を双方の工程の実施の前又は後に実施しながら、工程の2種又は3種すべてを平行に実施することができる。好ましい実施において、最初に工程b)を実施し、次に工程c)、そして次に工程d)を実施する。
【0033】
試験を簡素化するために、工程b)で活性な化合物を選択して試験c)を実施し、その後、試験c)で活性である化合物のみを試験d)にかける。従って本発明の好ましい態様はa)ヌクレオシド三リン酸以外である試験化合物を提供し、
b)野生型HIVウイルスの複製を阻害する抗HIV化合物を選択し、
c)NNRTI耐性ウイルス株に対して工程a)で選択された化合物を試験し、そして該ウイルス株の複製を阻害する化合物を選択し、
d)b)で選択された化合物を反応動力学的酵素アッセイにかけ、そして該アッセイで競合的である化合物を選択する工程:を含んでなる、新クラスのヌクレオチド競合RTインヒビターを識別する方法である。
【0034】
ヌクレオシド三リン酸である化合物は本発明の方法の工程a)に明記されたように廃棄しなければならない。これらは天然のヌクレオシドの三リン酸又は、NRTI三リン酸のようなそれらの誘導体のいずれかを含んでなり、とりわけこれらは逆転写酵素により伸長しているウイルスDNA中への取り込みのための天然のヌクレオシド三リン酸と競合するあらゆる三リン酸を含んでなる。1つの態様において、天然のヌクレオシド又は一、二又は三リン酸を包含するそれらの誘導体のいずれかの、あらゆるヌクレオシドリン酸(ヌクレオチド)は本発明の方法中の工程a)で排除される。
【0035】
本発明は新クラスに属するHIVのRTインヒビターを検出するための、早急で、直接的でそして安価な方法である、インビトロ試験を提供する。
【0036】
更なるアスペクトにおいて、本発明は「リボヌクレオチド又はピロリン酸感受性でそしてヌクレオチド競合的」RTインヒビターとして指定することができる、また更なるクラスのRTインヒビターを識別する方法を提供し、ここで該方法は前記の工程a)〜i)を含んでなる。
【0037】
本方法においてヌクレオシドリン酸はリボヌクレオシドリン酸、リボヌクレオシド二リン酸及びリボヌクレオシド一リン酸を包含し、そして更にデオキシリボヌクレオシド三リン酸、デオキシリボヌクレオシド二リン酸ト及びデオキシリボヌクレオシド一リン酸並びにリボヌクレオシドチオ又はイミノ誘導体のリン酸エステルのようなそれらの誘導体を包含することができる。リボヌクレオシド三リン酸はATP、GTP、UTP、CTPから選択することができ、デオキシリボヌクレオシド三リン酸はdATP、dGTP、dUTP、TTP、dCTPから選択することができる。リボヌクレオシド一又は二リン酸はAMP、ADP、GMP、GDP、UMP、UDP、CMP、CDPから選択することができる。デオキシリボヌクレオシド一又は二リン酸はdAMP、dADP、dGMP、dGDP、dUMP、dUDP、TDP、TMP、dCMP、dCDPから選択することができる。リボヌクレオシドチオ又はイミノ誘導体のリン酸エステルは例えば、ATPbgN
H(アデノシン5’(ベータ、ガンマ、イミド)三リン酸)、ATPgS(アデノシン5’[ガンマ−チオ]三リン酸)を包含する。特に興味深いものは、ADP、AMP、ATPbgNH、ATPgS、ATP、CTP、GTP、UTPである。
【0038】
ヌクレオシドリン酸がデオキシリボヌクレオシド三リン酸である場合、検出可能なdNTP基質は好ましくは、もう1つの核酸から誘導される。本発明における使用に好ましいものはATP又はGTPであり、もっとも好ましいものはATPである。ピロリン酸又はPPiはアルカリ金属ピロリン酸のようなピロリン酸塩、とりわけピロリン酸ナトリウムであることができる。
【0039】
本発明の方法において、工程b)及び工程c)の成分は任意の一定の順序で試験ウェルに添加することができる。それらは1種ずつ又は混合物中に合わせてグループとして添加することができる。とりわけRT酵素は最初に反応ウェルに添加することができ、次に他の成分を添加するか又は他の成分を最初に添加することができ、その後RT酵素を反応ウェルに添加する。更に1種又は複数の成分を添加し、次にRT酵素、次に残りの成分を添加することもできる。
【0040】
このように、1つの態様において、アッセイはHIVのRT酵素のテンプレート、プライマー、検出可能なdNTP基質及び試験化合物を含んでなる反応ウェルを提供する。次にHIVのRT酵素を反応ウェルに添加し、そこでHIVのRT酵素が検出可能なdNTP基質をテンプレートに取り込む。試験化合物のRT阻害活性を測定する。試験化合物はもう1つの試験を受け、そこでHIVのRT酵素のテンプレート、プライマー、検出可能なdNTP基質、試験化合物及び、ATP及びGTPのようなヌクレオシドリン酸又はピロリン酸を含んでなるもう1つの反応ウェルが提供される。次に野生型HIVのRT酵素を反応ウェルに添加し、そこでHIVのRT酵素が検出可能なdNTP基質をテンプレート中に取り込む。ヌクレオシドリン酸又はピロリン酸の存在下での試験化合物のRT阻害活性を測定し、ヌクレオシドリン酸又はピロリン酸を含まない試験で得られた結果と比較する。ヌクレオシドリン酸又はピロリン酸の存在下での試験化合物のRT阻害活性が、ヌクレオシドリン酸又はピロリン酸の不在下での試験で得られたRT阻害活性を超える化合物が選択される。
【0041】
本発明のもう1つの態様において、アッセイはHIVのRT酵素が反応ウェル中に存在し、そしてテンプレート、プライマー、検出可能なdNTP基質、HIVのRTインヒビター及びアッセイの第2の部分におけるヌクレオシドリン酸又はピロリン酸がHIVのRT酵素に添加されるように実施される。
【0042】
工程f)、g)、h)及びi)を包含する方法において、工程b)、c)、d)、f)及びg)を平行に又は連続して実施することができ、それは平行する又は連続的の実行のどんな組み合わせも実施することができることを意味する。例えば、5工程すべてを平行して実施することができるか又は5工程すべてを任意の一定の順列で連続して実施することができる、すなわちある工程は平行して、そして他は連続して、例えば、工程b)、c)及びd)は連続して、次に又はその前に工程f)及びg)を平行して等、のように実施することができる。
【0043】
工程f)、g)、h)及びi)を包含する方法は特定の試験化合物に対するRT酵素活性の感受性の変化に基づく。感受性は概括的にATP又はGTPのようなヌクレオシドリン酸あるいはピロリン酸の存在下及び不在下におけるRT酵素活性のIC50又はIC90値の比率として表わすことができる。他のIC百分率の比率も可能である。感受性は概括的にIC50又はIC90値の比率として表わされる。
【0044】
IC50又はIC90値はそれぞれ50%又は90%の酵素活性が阻害される試験化合物濃度である。これらの値は標準法を使用して決定される。
【0045】
例えばATP及びGTPから選択されるヌクレオシドリン酸又はピロリン酸の存在下で測定されるRT酵素活性のIC値に対する、ヌクレオシドリン酸、例えばATP及びGTP又はピロリン酸の存在下で測定されるRT酵素活性のIC値の比率は1を超えなければならず、好ましくは該比率が3を超えなければならず、より好ましくはそれは5を超えなければならない。とりわけ該比率はIC50又はIC90値の比率である。
【0046】
本発明は新クラスに属するHIVのRTインヒビターを検出するためのインビトロの、早急なそして安価な方法を提供する。
【0047】
本発明の方法は特に、高い処理量の試験又は評価装置に適用できる。しかし、各反応物が相互から単離されたままで留まるようなサンプルラック又は多数の反応ウェルから形成された固形支持体を調製することは本発明の実施の範疇内にある。次に1種又は複数の試薬の反応ウェルへの同時の移動は高い処理量の分析の当該技術分野で使用される多数の技術の1つにより実施することができる。
【0048】
工程e)、f)、g)及びh)を包含する方法において、各反応ウェルの1種又は複数の内容物は変更することができる。例えば、1つの態様において、各反応ウェルはHIVのRTインヒビターのためのテンプレート、プライマー、検出可能なdNTP基質及び、野生型RT酵素又は突然変異体RT酵素であることができるHIVのRT酵素を含有する。例えば、ピロリン酸のATP又はGTPから選択されるヌクレオシドリン酸は各反応ウェルに添加されるか又は添加されない。反応ウェルはアレーを形成しても又は各コンパートメントを識別又は処置するもう1つの手段を使用してもよい。次に各反応ウェルのRT活性を各反応ウェルのテンプレート中に取り込まれた検出可能なdNTP基質の量から決定し、記録することができる。その他の態様は、それらに限定はされないが、1種又は複数の成分の濃度、RT酵素を変更すること、及びヌクレオシドリン酸又はピロリン酸を変更することを包含する。
【0049】
高い処理量を操作する、すなわち比較的短期間に多数のサンプルを分析する多数の方法が存在する。利用できるあらゆる高い処理量の分析法を本発明の方法に適用することができる。例は、それらに限定はされないが、「官能ピペットサンプルを有する分析装置」と題するSakazume等の米国特許第5,985,215号明細書、「微量規模の流動装置中の高処理スクリーニングアッセイシステム」と題するParce等の米国特許第6,046,056号明細書、「検体の急速スクリーニングの方法」と題するPauwels等の国際公開第00/14540号パンフレット、「連続フォーマット高処理スクリーニング」と題するBeutel等の国際公開第99/30154号パンフレット及び「細胞に基づくスクリーニングアッセイを実施するための高処理法、システム及び装置」と題するWada等の国際公開第99/67639号パンフレット、を包含する。
【0050】
本発明の実施において、HIVのRT酵素に対して有効なテンプレートとして役立つと考えられるあらゆるテンプレートを使用することができる。テンプレートは反応ウェルに結合してもしなくてもよいが、好ましい態様においては、反応ウェルに結合される。更なる好ましい態様において、テンプレートはポリ−rA又はヘテロポリマーRNA又はDNAから選択される。選択されるテンプレートに相補的な任意のプライマーを使用することができる。1つの態様において、プライマーはオリゴ−dT又はヘテロポリマーテンプレートに相補的なプライマーから選択される。
【0051】
本発明の実施に有用な検出可能なdNTP基質は任意のdNTP基質、そして好ましい
態様においてはテンプレート中への取り込み前及び/又はその後に検出可能な、任意のdTTP基質(デオキシチミジン三リン酸)を包含する。検出可能なdNTP基質は、それらに限定はされないが、放射性標識dTTP又は任意の放射性標識dNTP及び蛍光、発光又は吸収分光分析により検出可能なdNTP基質を包含する。検出可能なdNTP基質はそれ自体で検出可能であるか又は、次に検出されることができるトレーサーに結合させることができる。トレーサーは蛍光、発光又は吸収分光分析により検出することができるトレーサーのような光学的トレーサーであるか、あるいはトレーサーが放射性標識トレーサーであることができる。1つの態様において、検出可能なdNTP基質はブロモ−デオキシウリジン−三リン酸であり、光学的トレーサーはdNTP基質に結合するアルカリホスファターゼに共役結合された、抗体又は、モノクローナル抗−BrdU抗体のようなモノクローナル抗体である。
【0052】
本発明の方法に使用のための試験化合物は任意の天然の、天然に誘導された又は人工の物質であることができる。本範疇内に使用される用語「試験化合物」は単一の化合物又は化合物の混合物を表わす。
【0053】
工程e)、f)、g)及びh)を包含する方法において、本発明の方法に使用のための反応ウェルは、例えばATP及びGTPから選択される少なくとも1種のヌクレオシドリン酸又は少なくとも1種のピロリン酸を含有してもしなくてもよい。リボヌクレオチド又はピロリン酸の濃度は考慮される適用に応じて変動することができる。例えば、インビボのピロリン酸(ATPと一緒の)の影響は明らかに細胞内濃度に左右される。好ましい態様において、ATPに対しては3.2±1.5mM、GTPに対しては0.5±0.2mM、そしてピロリン酸に対しては130μMにおいて、十分に確立されている細胞内濃度が使用される。
【0054】
本発明の方法は野生型RT酵素又は突然変異体RT酵素を使用することにより開始することができる。テンプレート中に検出可能なdNTP基質を取り込むことができる任意のRT酵素又は突然変異体RT酵素は本発明の実施に有用であることができる。
【0055】
本発明はまた、キットを提供する。キットは本明細書に記載のいずれかの方法に使用することができ、とりわけキットはヌクレオチド競合RTインヒビターを選択するために使用することができる。本発明のキットはHIVのRT酵素のテンプレート、プライマー、検出可能なdNTP基質及び、例えば、ATP及びGTPから選択されるリボヌクレオシド三リン酸又はピロリン酸を含んでなることができる。キットは更に突然変異体RT酵素及び/又は野生型RT酵素を含んでなることができる。
【0056】
工程e)、f)、g)及びh)を包含する方法において、本発明の方法は野生型RT酵素又は突然変異体RT酵素を使用して実施することができる。テンプレート中に検出可能なdNTP基質を取り込むことができる任意のRT酵素又は突然変異体RT酵素は本発明の実施に有用であることができる。
【0057】
本発明の方法は高処理量の試験又は評価装置中への使用を見いだすことができる。しかし、各反応物が相互から単離されたまま留まるようなサンプルラック又は、多数の反応ウェルから形成された固形の支持体を調製することは本発明の実施の範疇内にある。次に1種又は複数の試薬の反応ウェルへの同時の移動を高処理量の分析の当該技術分野に使用される多数の技術の1つにより達成することができる。
【0058】
本発明の方法に使用のための試験化合物は任意の天然の、天然誘導の又は人工の物質であってもよい。本範疇内に使用される用語「試験化合物」は単一の化合物又は化合物の混合物を表わす。
【0059】
本発明に従う方法はNRTIにもNNRTIのクラスにも属さない「ヌクレオチド競合RTインヒビター(NCRTI)」と呼ばれる新クラスに属するRTインヒビターである化合物の検出を許す。後者の用語はRT酵素中のいわゆるNNRTI「ポケット」と相互反応する化合物を含んでなるために当該技術分野で使用される。すべての現在のNNRTIは、このクラスのHIVインヒビター全体に対する交差耐性のみならずまた、不活性化突然変異体の比較的早急な出現を引き起こすと考えられる同様な疎水性ポケット中で結合することが見いだされた。しかし、程度は少ないが、NRTIも突然変異体による耐性に直面する。NRTIが弱い交差耐性を示す事実は、NNRTIに比較してRTとの更に複雑な相互反応により説明される。
【0060】
この新クラスの化合物はそれらが、NRTIのクラスと構造的に異なるが、それらが天然のヌクレオシド三リン酸と競合する点でNRTI様動態を示す点でユニークである。それらはNRTI及びNNRTIを免れるHIV突然変異体で感染した患者における代替処置として使用することができるか又は抗HIV剤組み合わせ物中への使用を見いだすことができる。
【0061】
工程h)、g)h)及びi)を包含する方法は、もう1つのクラス、すなわちNRTIにもNNRTIのクラスにも属さず、そして更にヌクレオシドリン酸又はピロリン酸の存在下で増加したRT阻害活性を示すヌクレオチド競合RTインヒビターに属するHIVインヒビターを検出するために使用することができる。以下の説に限定されることは望まないが、ヌクレオシドリン酸(ATPのような)又はピロリン酸はまた、酵素の機能が阻害されるようにRT酵素に結合するが、このような化合物はRT酵素中でNRTIと同様な位置で相互反応することが推定される。これが酵素の二重のブロックをもたらすので、本発明の方法により検出される化合物はHIVのRT酵素の非常に有効なブロッカーであると考えられる。ヌクレオシドリン酸又はピロリン酸の同時投与を伴わなくとも、ATPのようなヌクレオシドリン酸は細胞血漿(cell plasma)中に存在するので、この効果は役割を果たすことができる。
【0062】
本発明は更に本明細書に記載の新クラスのHIVのRTインヒビターに属する化合物を識別するための、化合物のスクリーニング法を提供する。
【0063】
本明細書に引用されるすべての参考文献、特許及び特許出願物はそれら全体を引用することにより取り込まれている。
【0064】
以下の実施例は具体的表示により提供され、本発明を限定する意図はもたれない。
【0065】
実施例
【実施例1】
【0066】
試験化合物を以下の方法に従って実施される細胞アッセイにおいて抗ウイルス活性につき試験する。
【0067】
HIV−又は擬似感染MT−4細胞を種々の濃度の試験化合物の存在下で5日間インキュベートした。インキュベート期間の最後に、対照培養物中の複製ウイルスはあらゆるインヒビターの不在下ですべてのHIV−感染細胞を殺した。細胞生存率を、生存細胞のみのミトコンドリア中の紫の水不溶性フォルマザンに転化される黄色の水溶性テトラゾリウム染料、MTTの濃度を測定することにより決定した。生成されるフォルマザン結晶をイソプロパノールで可溶化して、溶液の吸収を540nmでモニターする。値は5日間のインキュベートの終結時に培養物中に残留する生存細胞数に正比例する。化合物の阻害活性はウイルス感染細胞上でモニターされ、EC50及びEC90値として表わされた。これらの値はそれぞれ50%及び90%の細胞をウイルスの細胞変性効果から防御するために必要な化合物の量を表わす。化合物の毒性は擬似感染細胞上で測定され、50%だけ細胞の増殖を阻害するために必要な試験化合物の濃度を表わすCC50として表わされた。選択性指数(SI)(CC50/EC50の比率)は、インヒビターの抗HIV活性の選択性の指標である。結果が例えば、pEC50又はpCC50値として報告される場合はいつも、結果は、EC50又はEC90それぞれとして表わされる結果の負の対数として表わされる。
【0068】
化合物1は45nMの野生型HIV−1(LAI株)上のEC50を有する。
【0069】
化合物1は国際公開第04/046143号パンフレットに記載され、構造
【0070】
【化1】

【0071】
を有する化合物である。
【実施例2】
【0072】
試験化合物を更にNNRTIインヒビターに対する耐性をもたらす幾つかの突然変異体を担持するHIV株に対するそれらの効力につき試験した(表1及び7)。試験化合物を実施例1に示したものと同様な試験法にかけたが、野生型ウイルスをNNRTIインヒビターに耐性の突然変異ウイルスにより置き換えた。
【0073】
化合物1はK103N及びY181C変異体を含有する野生型HIV−1(HXB2)の部位特異的突然変異体上で98nMのEC50を有する。
【実施例3】
【0074】
酵素反応動力学的研究
酵素反応動力学的研究を4×5マトリックスの変動する基質及び40〜3μMの範囲のdTTPに対するインヒビター濃度及び2〜0μMの化合物1を伴うプロトコールを使用して実施した。
【0075】
反応混合物(50μl)は更に50mMのTris.HCl(pH7.8)、5mMのジチオスレイトール、300mMのグルタチオン、500μMのEDTA、150mMのKCl、5mMのMgCl、0.15mMのテンプレート/プライマー・ポリ(rA)オリゴ(dT)及び0.06%のTriton X−100を含有した。反応混合物を37℃で15分間インキュベートし、その時点で、100μlのコウシ胸腺DNA(150pg/ml)、2mlのNa(1MのHCl中0.1M)及び2mlのトリクロロ酢酸(10%v/v)を添加した。溶液を氷上に30分間維持し、その後、酸不溶性物質を洗浄し、放射能を分析した。反応速度の逆数(1/v)を化合物1の異なる濃度の存在下で基質濃度の逆数(1/[dTTP])に対してプロットし、グラフ(図1参照)を得る。
【0076】
すべての線がY−軸との切片において交わるので、この化合物がHIVのRT阻害の競合モードを有することは明白である。
【実施例4】
【0077】
ATP存在下及び不在下におけるHIV逆転写酵素のインビトロの阻害
僅かな修飾を伴い製造業者の指示に従いキットTRK1022TM(Amersham
Life Sciences)を使用してアッセイを実施した。試験化合物を100%DMSO中に1/4に次第に希釈し、次に培地A(RPMI1640+10%コウシ胎仔血清、20mg/mlゲンタマイシン)中に1/50に希釈した。
【0078】
各実験において、3種の条件を試験した:25μlの前記の化合物溶液を満たしたウェル、25μlの培地A(R0)中2%DMSOで満たしたウェル及び培地A(R1)中100μlのStopsolution及び25μlのDMSOを満たしたウェル。各ウェルに25.5μlのマスターミックッス(5μlのプライマー/テンプレートビード、10μlのアッセイバッファー、0.5μlのトレーサー(50μM[3H]−dTTP)、5μlのHIVのRT酵素溶液(15mU/μl)、5μl培地A)を添加した。プレートをシールし、37℃で4時間インキュベートした。次に100μlの停止溶液を各ウェル(R1を除く)に添加した。放射能をTopCountTM中で計測した。
【0079】
ATPの存在下での試験化合物阻害に対しては前記と同様なプロトコールを使用したがマスターミックス中の培地Aを320mMのATPを含有する培地Aと置き換えた。
【0080】
前記のアッセイを使用してATP不在下の化合物1のIC50は0.3μMであり、他方ATP存在下の化合物1のIC50は0.016μMである。
【実施例5】
【0081】
実施例1の方法を繰り返したが、ATPを多数の他のヌクレオシドリン酸により変更した。以下の表は試験されたヌクレオシドリン酸及び関与したヌクレオシドリン酸の存在下で得られた化合物1のμMのIC50値を示す。
【0082】
ATPgSはアデノシン5’[ガンマ−チオ]三リン酸[CAS93839−89−5]であり、そしてATPbgNHはアデノシン5’[ベータ、ガンマ、イミド]三リン酸[CAS72957−42−7]である。
【0083】
【表4】

【図面の簡単な説明】
【0084】
【図1】反応速度の逆数(1/v)を、化合物1の異なる濃度の下で、基質濃度の逆数(1/[dTTP])に対してプロットしたものである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)ヌクレオシド三リン酸以外の試験化合物を提供し、
b)試験化合物を細胞中の野生型HIVウイルス複製試験にかけ、
c)試験化合物を細胞中のNNRTI耐性HIVウイルス複製試験にかけ、
d)試験化合物を反応動力学的逆転写酵素アッセイにかけ、そして該アッセイ中で取り込まれたヌクレオチドに対して競合的である試験化合物を識別し、
工程b)でも同様に活性であり、工程c)で活性であり、そして工程d)で取り込まれたヌクレオチドに対して競合的であると識別される試験化合物を選択する工程、
を含んでなる新クラスのヌクレオチド競合RTインヒビターを識別する方法。
【請求項2】
a)ヌクレオシド三リン酸以外である試験化合物を提供し、
b)野生型HIVウイルスの複製を阻害する抗HIV化合物を選択し、
c)工程b)で選択された化合物をNNRTI耐性ウイルス株に対して試験し、そして該ウイルス株の複製を阻害する化合物を選択し、
d)c)で選択された化合物を反応動力学的酵素アッセイにかけ、そして該アッセイで競合的である化合物を選択する工程、
を含んでなる請求項1記載の方法。
【請求項3】
a)ヌクレオシド三リン酸以外の試験化合物を提供し、
b)試験化合物を細胞中の野生型HIVウイルス複製試験にかけ、
c)試験化合物を細胞中のNNRTI耐性HIVウイルス複製試験にかけ、
d)試験化合物を反応動力学的逆転写酵素アッセイにかけ、そして該アッセイで競合的な試験化合物を識別し、
e)工程b)でも同様に活性であり、工程c)で活性であり、そして工程d)で競合的であると識別される試験化合物を選択し、
f)HIVのRT酵素に対する少なくとも1種のテンプレート、
少なくとも1種のプライマー、
少なくとも1種の検出可能なdNTP基質、
少なくとも1種の試験化合物、
少なくとも1種のRT酵素(ここで該HIVのRT酵素は検出可能なdNTP基質を取り込む)、を含んでなる反応ウェルを提供し、そして
テンプレート中に取り込まれた検出可能なdNTP基質の量を測定することによりRT活性を決定し、
g)HIVのRT酵素に対する少なくとも1種のテンプレート、
少なくとも1種のプライマー、
少なくとも1種の検出可能なdNTP基質、
少なくとも1種の試験化合物、
少なくとも1種のヌクレオシドリン酸又は少なくとも1種のピロリン酸、
少なくとも1種のRT酵素(ここで該HIVのRT酵素は検出可能なdNTP基質を取り込む)、を含んでなるもう1つの反応ウェルを提供し、そして
テンプレート中に取り込まれた検出可能なdNTP基質の量を測定することによりRT活性を決定し、
h)工程f)及び工程g)で得られたRT活性を比較し、
i)工程e)の基準を満たし、そしてg)で得られるRT阻害活性がf)で得られるRT阻害活性を超える試験化合物を選択する工程(ここで工程f)及びg)におけるHIVのRTインヒビターの量は同じで、RT活性の増加が測定可能であるようなものである)、を含んでなる、リボヌクレオチド又はピロリン酸感受性でそしてヌクレオチド競合的である、新クラスのRTインヒビターを識別する方法。
【請求項4】
工程b)及びc)が連続的に実施される、請求項1〜3のいずれかの方法。
【請求項5】
工程b)及びc)が平行に実施される、請求項1〜3のいずれかの方法。
【請求項6】
工程b)及びc)が工程f)及びg)が工程f)及びg)に先駆けて連続して実施される、請求項3〜5のいずれかの方法。
【請求項7】
工程f)及びg)が平行に実施される請求項6の方法。
【請求項8】
工程f)及びg)で決定されるRT活性が特定のパーセントの阻害濃度、とりわけIC50又はIC90値である請求項3〜7のいずれかの方法。
【請求項9】
ヌクレオシドリン酸がATP及びGTPから選択される請求項3〜8のいずれかの方法。

【図1】
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【公表番号】特表2008−528047(P2008−528047A)
【公表日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−553618(P2007−553618)
【出願日】平成18年2月6日(2006.2.6)
【国際出願番号】PCT/EP2006/050708
【国際公開番号】WO2006/082250
【国際公開日】平成18年8月10日(2006.8.10)
【出願人】(504347371)テイボテク・フアーマシユーチカルズ・リミテツド (94)
【Fターム(参考)】