芳香 SCIENCE 72-2（2023）

ワクチンのブースター接種と抗ウイルス薬を上手に使いコロナ禍を無事に乗り切ろう！
創薬科学研究教育センター・招聘（名誉）教授、薬学部同窓会長

松田 彰（15 期）

感染力が強いオミクロン株 BA.1 型による感染第 6 波はピークを過ぎ、ダラダラとゆっくり減っていましたが、地域によっては徐々に下げ止まり第７波になるかもしれない上昇傾向になっています。
さらに感染性の高いステルスオミクロン株 BA.2 型の感染が増加し、５月上旬にはすべて置き換わると言われています。また、オミクロン BA.1 感染者が BA.2 株に感染し、体内で組み替えが起こり更に感染力が高い XE 株も検出されています。更に新規な変異株が今後流行するかも知れず、予断が許せない状況が続きます。これらのウイルス株は、感染力は高いのですが、入院などの重症化率がそんなに高くないと言われていますので、ワクチン接種を複数回行い体内で抗体を十分作ることで重症化を防ぐ必要があります。現状で使われているワクチンの重症化抑制率は依然と高いのですが、感染予防率はどんどん下がっていますので、感染に十分気をつけても感染する可能性があります。その場合は、すでに承認された経口投与可能な抗ウイルス薬を早期に服用して重症化を抑えなければなりません。
経口抗ウイルス薬として昨年暮れにモルヌピラビル（ラゲブリオ、MSD 社）が承認されました。その作用機序とそれから派生する催奇形性発現に対する注意喚起の記事を芳香 SCIENCE71-5(2022)に書きましたがお読みいただけたでしょうか。依然として日本の報道機関はモルヌピラビルの催奇形性については口をつぐんでいます。本来なら抗インフルエンザ薬ファビピラビル（アビガン）の添付文書の警告文章「動物による安全性試験で胎児に奇形が生じる可能性が認められた。妊婦および妊娠の可能性のある女性への投与は禁忌。また男女を問わず、投与期間中および投与終了後 7 日間においてはなるべく性交を行わず、行う場合は必ず避妊するように指示」をそのままモルヌピラビルに当てはめるべきだと思いますが（米国 FDA の文章にはそのように書かれています）、厚労省生活衛生局医薬品審査管理課は令和３年１２月２４日に無条件で特例承認しました。
これはその当時、新型コロナウイルス対策に手詰まり感があり、それを打開するための何か政治的な圧力があったのではないかと筆者は思っています（文末の付録参照）。新聞報道によるとモルヌピ
ラビルは、すでに 40 万人に使われており、宅配や薬剤師自身による患者宅への配達が行われていますが、MSD 社が作成したチェックリスト以外の何を患者に説明しているのか、薬害防止の観点から説明が十分なされているのかが気になります。結局は薬剤師に責任転嫁されることになります。ロイター社の記事によると、米国では「他に効果のある薬がない場合」にのみモルヌピラビルが使えること、また、催奇形性を示すこと、重症化抑制率が 30%と低いことから、４つある新型コロナウイルス薬（２種類の抗体を含む）の中で最も使用率が低く、薬局の棚にうず高く積み重なっていると書いてありました。米国 FDA が最も推奨している薬は、プロテアーゼ阻害薬であるファイザー社が開発した経口投与可能なニルマトレルビル（パキロビッド、PF-07321332）です。日本ではこれに加えて、塩野義製薬からエンシトレルビル（Xocova, S-217622）が「条件付き早期承認」制度の適用を求めて２月末に申請したが、未だに承認されていません。既に 1,200 人以上が参加した第 3相臨床試験が終了しておりデータ分析が終わり次第承認されると思われますので、本稿ではこれらのプロテアーゼ阻害剤について開発の経緯や作用機序などを説明します。

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プロテアーゼは感染細胞中で何をしているのか？
ご存知のように新型コロナウイルスの１本鎖＋鎖 RNA ゲノムは約 30 kb と RNA ウイルスの中で最長です。ウイルス遺伝子の模式図を図１a に示しますが、5’末端にキャプ構造を持ち（図中では省略してあります）、短鎖の 5’-UTR（非翻訳領域）の後に 16 個の非構造タンパク質（nsp と省略）とその後に構造タンパク質として宿主細胞の ACE2 に結合するスパイクタンパク質（S）、エンベロープタンパク質（E）、膜タンパク質（M）や RNA 遺伝子に結合して安定化しているヌクレオカプシド（N）の他にいくつかのアクセサリータンパク質がコードされています 1)。さらに 3’-UTR と polyA が結合してウイルス遺伝子として機能します。ウイルスがヒト ACE2 に結合して細胞内に侵入し、膜融合の後にRNA 遺伝子が宿主細胞の細胞質に放出されると＋鎖 RNA はそのまま mRNA として働き、宿主のリボソームに結合して pp1a（~450 kDa）と pp1ab（~750 kDa）の２本のポリペプチドが生合成します。これらの長鎖ペプチドはこのままでは何の作用も示しませんが、プロテアーゼで特定の位置で切断されて短鎖になると活性を持つタンパク質に変身します（最初に必要なプロテアーゼはそれぞれのポリペプチド自身が持つ弱い活性で生成するようですが詳細は不明です）。RNA 遺伝子中の nsp5 がコードする３-キモトリプシン様（3CL）プロテアーゼはメインプロテアーゼ（Mpro）とも呼ばれ、ロイシングルタミン↓-（セリン、アラニンまたはグリシン）配列の矢印で示した位置を切断するシステインプロテアーゼです（Mpro の活性部位にある Cys145 の SH 基が切断部位のアミドカルボニル炭素に付加して切断が始まります）2)。この Mpro は、２本のポリペプチド中の１１箇所で切断し、ウイルスの複製と増殖に必須な RNA 依存 RNA ポリメラーゼ（RdRp, NSP12）、RNA 結合タンパク質（NSP9）、ヘリカーゼ（NSP13）、RdRp の校正機能を持つエキソリボヌクレアーゼ（ExoN, NSP14）（間違って取り込んだヌクレオチドを除去して校正する機能を持っていても変異は起こります）やメチル基転移酵素（NSP16）を生成します。すなわち、ポリペプチドがプロテアーゼで機能性蛋白に切断されないとウイルス増殖に必要な RNA 遺伝子が合成できないことになります（図 1b に複製・校正複合体モデルを示しました）。ヒトにはグルタミンの次を切断するシステインプロテアーゼは存在しませんので、-2-

選択的な SARS-CoV-2 の Mpro 阻害剤が開発できれば、副作用の少ない抗ウイルス薬になる可能性があります。もう一つ、パパイン様プロテアーゼ（PLpro）が nsp3 にコードされており、NSP1 からNSP3 の生成に関与しますが、今のところ創薬標的とは考えられていないようです。
可逆的共有結合形成性メインプロテアーゼ（Mpro）阻害剤・ニルマトレルビル+リトナビル（パキロビッドパック）
SARS-CoV-1 と今回猛威を振るっている
SARS-CoV-2 では Mpro の基質結合部位のアミノ酸配列が全く同じです。ファイザー社
は、2002-2003 年に SARS-CoV-1 が流行した際に注射薬として合成していた Mpro 阻害剤
PF-008352313)（1）（2003 年に患者がいなくなったので臨床試験はできませんでした）の 構 造 を 基 に し て 、 SARS-CoV-2 感 染 症（COVID-19）に経口投与可能な治療薬として構造を最適化した 2（PF-07321332、ニルマ
トレルビル）を合成しました 4)。化合物 1 と2 の構造式、in vitro での SARS-CoV-2 の Mproに対する阻害活性（Ki 値）、ヒト ACE2 化した VeroE6 細胞での抗 SARS-CoV-2 活性（EC50値）、ラットとサルの血中半減期（t1/2）、および、ラットとサルでの経口吸収性（F%）を表１に示しました 4)。化合物 1 は、Mpro の活性部位にある Cys145 が His41 で活性化されて、赤点線丸で示したケトン基に付加して可逆的な共有結合を形成するタイプの阻害剤です。化合物2 では、Cys145 はシアノ基の炭素に付加しますが可逆的です。Mpro に対する阻害活性は約1/10 に低下しましたが、in vitro での抗ウイルス活性は 1 に比べて約３倍上昇し、ラットでの経口吸収性は 50%と十分に経口投与可能な化合物になっています。しかし、サルに 10 mg/kgの 2 を経口投与した時に、経口吸収性は 8.5%に低下し、その原因は消化管のチトクロームP450 酵素による初回通過代謝が起きたことが予想されました。種々の実験から、１）2 の疎水性部分（構造式中の太矢印）が水酸化を受けること、２）ケトコナゾール（CYP3A4/5 の阻害剤）がその代謝を阻害すること、３）リコンビナントの CYP3A4 で 2 が同様に代謝されることから、CYP3A4 の不活性化剤リトナビル（抗エイズウイルス作用を示すプロテアーゼの阻害剤ですが、今回は 2 の血中濃度を保つために使用します。これをブースター効果とも言います。
）を併用することにしました。実際には、ニルマトレルビル（2）150 mg 錠 2 錠とリトナビル 100 mg 錠１錠の計３錠を 12 時間おきに１日２回５日間経口投与します。臨床試
験では重症化抑制率が 89%とかなりの効果を示しました。しかし、問題はリトナビルを併用することです。この併用薬との薬物相互作用を起こすことがあるので服用中の全ての薬剤を確認する必要が出てきました。特に、HIV 感染者、腎機能障害患者、肝機能障害患者、妊婦、授乳婦などは要注意です。併用してはいけない薬は 70 種類以上に上り（表 2）、場合によっては代替薬を探さなければなりません（著者の掛かり付け内科医が友人の呼吸器科医に聞いたところ、「併用薬はその５日間は休薬する」と言ったそうです。しかし、休薬できない薬もあ-3-

りますよね。新聞報道によると４月１２日時点で約４千人にしか投与されていないそうで、その原因は併用薬の確認の手間だそうです）。副作用としては、肝機能障害、中毒性表皮壊死崩壊症、皮膚粘膜眼症などが現れることがあります。

日本発、非ペプチド性非共有結合性メインプロテアーゼ（Mpro）阻害剤・エンシトレルビル（Xocova,S-217622, 塩野義製薬）
プロテアーゼは蛋白質の特定の配列を切断するので、その阻害剤はペプチド様の構造を持つことが少なくないようです。しかし、ペプチド（アミド）結合には水分子を何層にも亘って結合する事が多いので親水性が大きくなり、細胞膜透過性が極めてよくありません（細胞膜の内側は疎水的なので水分子を除去するための多くのエネルギーが必要となり、前述した 1 はそのような構造をしています）。また、ペプチド結合部分の酵素分解が起きやすくなるために血中安定性が低下します。塩野義製薬は、このような観点から非ペプチド性で、共有結合を形成しない Mpro 阻害剤の探索を開始しました。まず、自社のライブラリー化合物の構造式を、すでに明らかになっている Mpro の構造 5)にコンピューターを用いてドッキング（virtual スクリーニングとも言います）し、それらを点数化して上位 300 化合物を選択しました。さらに Mpro を用いる酵素アッセイを行い IC50 値が 10 µM 以下の化合物を選択し、これに PK プロファイル試験を併用してヒット化合物 3 を選択しました（Mpro に対する IC50 =8.6 µM、表 3）6)。この化合物は 1,3,5-トリアジン-2,4-ジオン骨格の 1、3、6 位に側鎖を有-4-し、不斉炭素やペプチド結合を含まないので合成しやすく、夫々の側鎖の構造を適当に変化させれば多種類の化合物に誘導でき、しかも特許性がある優れたライブラリー化合物でした。
もし、それぞれの側鎖構造をMpro に強く結合するように最適化できれば COVID-19 の治療薬を創成できる可能性を持っています。また、代謝安定性が高く、ラットに対する経口吸収性が111%と大きいのも特徴です。次に 3 と Mpro の共結晶を得て、夫々の側鎖がどの程度酵素のポケットにはまっているかを調べたところ、Mpro の活性部位の S1,S2 および S1’位（図 1c）に結合している事が分かりました。その後、側鎖誘導体合成と酵素アッセイを併用し、更に共結晶構造を用いる最適化で最終化合物 4（S-217622、エンシトレルビル）が選択されました 6)。化合物 4 は、in vitro で SARS-CoV-2 の各種変異体（alpha (EC50= 46 nM), beta (35 nM), gamma (62 nM), delta (35 nM), omicron (24 nM)）の全てに対して抗ウイルス活性を示すばかりか、delta 株を感染させたハムスターを用いる in vivo 実験でも優れた経口活性を示しました 7)。この時、ポジコンとしてモルヌピラビルを使用していますが、ほとんど強い効果を示さずまるでネガコンのようです。興味深いのは、感染させたハムスターと未感染のハムスターを同じケージに入れて飼育すると未感染ハムスターが感染しますが、未感染ハムスターに 4 を投与しておくと予防効果があることが分かりました。感染者がいる家庭で自宅療養の場合に他の家族への感染を防ぐ効果があることや医療従事者へ予防的使用が予想されます（しかし、現状の臨床試験からすぐに予防的使用が可能になるかどうかは不明です）。一番の特徴は、一日一回一錠を５日間経口投与すれば良い事で、ニルマトレルビ
ルのようにリトナビルを併用する必要がないので、他の病気で薬物治療中の患者でも問題なく使用できる点です。第２相臨床試験の中間的な結果ですが、体内のウイルス量の低下は確認できたが、疲労感や発熱などの症状改善では有意差が認められなかったとのことです。この後者のデータが問題になり承認が遅れているとも言われています。しかし、参加した患者がワクチン接種を受けている場合は、症状改善に有意な差が出るのかどうかよく考える必要があります。また、高度、重篤ならびに治験中止の原因となる有害事象は見られなかった、とのことです。副作用等の詳細については添付文書が公開されていないので現状では不明です。承認され次第添付文書をご覧下さい。
さて、最近、mRNA ワクチンのデルタ株とオミクロン（BA.1）株に対する効果に関する論文が出ました 8)。カタールでの 2,239,193 名の 2 回接種者と 3 回接種者で症状が出るような感染率を比べたものです。ビオンテック・ファイザー社の BNT162b2 のオミクロン（BA.1）株に対する 3 回接種者の感染率は 2.4%であるのに対して、2 回接種者では 4.5%と約倍（49.5%）です。一方、オミクロン（BA.1）株に対する入院や死亡を抑制する効果は、3 回接種者では76.5%ですが、デルタ株に対する効果は 86.1%と少し上回っていました。モデルナ社の mRNA1273 でも効果はほぼ同様でした。ワクチン接種と抗ウイルス薬を上手に使用する事で入院や-5-重症化率を更に低下させる必要があります。しかし、少し気になるのはこれらの mRNA ワ
クチンのオミクロン（BA.1）株に対する効果が低下しつつあることです。オミクロン（BA.2）
株の詳細はまだわかりませんが、例えば、抗体医薬であるが効かなくなったりしていますのでそろそろ、新しいワクチンに切り替え時なのではないかとも思います。すでに、 芳香SCIENCE71-6 (2022)に述べたように mRNA ワクチン開発のプラットホームはすでにできているので、スパイクタンパク質の配列をアルファ型から、例えば、オミクロン（BA.2）株に取り替えるだけで完成します。臨床試験に時間がかかるので早急に取り掛からなければなりませんが、その際に是非、副反応を少なくできて、冷蔵庫温度で保管・輸送が可能になる脂質誘導体を使うことを考えて欲しいものです。
日本政府は、日本医療研究開発機構（AMED）を通じて日本の企業やアカデミックの研究者に COVID-19 の予防・治療効果を期待する研究にかなりの研究資金を配ってきました。塩野義製薬の治療薬が承認されると、これが初めての成果であり、安全保障上も重要なことです。日本でも mRNA ワクチンを開発している企業が幾つかありますので、上述した国産のワクチンを完成させることを待ち望んでいます。
参考文献
1) F. Robson, et al. Molecular Cell 79, 710-727 (2020).
2) K. Gao, et al. J. Med. Chem. 64, 16922-16955 (2021).
3) RL. Hoffman, et al. J. Med. Chem. 63, 12725-12747 (2020).
4) DR. Owen, et al. Science 374, 1586-1593 (2021).
5) AD. Mesecar, Structure of COVID-19 main protease bound to broad-spectrum non-covalent
inhibitor X77. 2020, PDB ID 6W63.
6) Y. Unoh, et al. bioRxiv, doi:10.1101/2022.01.26.477782 (2022).
7) M. Sasaki, et al. bioRxiv,. doi:10.1101/2022.02.14.480338 (2022).
8) LJ. Abu-Raddad, et al. N. Engl. J. Med. March 9, 2022, doi:10.1056/NEJMoa2200797 (2022).

同窓会ＨＰ：2022 年 4 月 28 日公開
付録：2022 年 5 月 6 日修正-6-