臨時公募 課題番号 hp200149

COVID-19治療の候補薬：chloroquine，hydroxychloroquine，azithromycinの催不整脈リスクの評価ならびにその低減策に関する研究
株式会社UT-Heart研究所
岡田純一 杉浦清了 久田俊明（課題責任者）
エーザイ株式会社
吉永貴志
東京大学大学院薬学系研究科
澤田光平

背景： COVID-19の候補治療薬chloroquine/hydroxychloroquineは大規模臨床試験において治療効果が確認されていない．
しかし臨床で実際に使用されている投与量での血中濃度は，vitroで観測された抗ウィルス濃度より大幅に低い．その理由は，これらの薬剤の副作用である致命性不整脈の発生リスクに対する懸念があるためであると考えられる．
目的：chloroquine/hydroxychloroquine(補助抗生剤azithromycinの併用を含む)に対する⼼臓への副作用リスクの明確化と低減対策の提案を行い，これらの薬剤のCOVID-19治療薬としての可能性の再検討に資することを目的とする．
方法：我々は，心臓シミュレータと細胞実験を組み合わせた薬剤の催不整脈リスク評価システムを既に開発済であり，高い予測性能を確認している．先ず，オートパッチクランプシステムにより薬剤の細胞膜イオンチャネルへの阻害度を計測する．これにより取得された阻害曲線（阻害度vs薬剤濃度関係）に基づき薬剤濃度を徐々に増加させる心臓シミュレーションを行う．即ち，濃度増加に相応して阻害されたイオンチャネルを有する心筋細胞数理モデル2200万個からなる心臓モデルを用いた電気的興奮伝播シミュレーションを行い，TdP (Torsades de Pointes)と呼ばれる不整脈の発生濃度閾値を評価する．
invitro-insilicoハイブリッド心毒性評価系

実績（12種類の薬剤に関する心毒性予測結果）
従来法より高精度に薬剤の催不整脈リスクを評価することが可能(Okada, J. et al., Science Advances. 2015;1(4))

細胞薬理実験によるCOVID-19 治療の候補薬の阻害曲線の測定(6種のイオン電流に関してエーザイ株式会社が今回新たに測定を行った)
1

自動パッチクランプシステム(the Sophion Qpatch）
Chloroquine

INa

ICa

IKrCellAmp

Hydroxychloroquinewith 30μMazithromycin

実験結果の1例
ConchERG (% of control)Nav1.5-peak (% of control)

Cav1.2 (% of control)uM 123456123456123456
13 81.2 87.2 92.0 92.6 87.0 92.8
10 55.3 67.7 69.4 73.7 61.6 72.9 98.7 89.1 92.0 93.0 90.1 93.7
30 30.0 45.7 41.9 40.0 30.4 47.5 90.5 83.7 80.8 85.6 83.4 82.5 96.3 86.2 90.1 90.0 91.8 90.3
100 12.9 18.4 18.2 14.5 9.5 24.8 71.8 59.1 50.0 66.8 64.9 65.5 79.8 64.0 74.1 68.8 82.3 79.7
300
38.5 36.9 23.4 40.5 38.4 43.4 43.7 40.0 43.3 38.6 59.4 57.1

Azithromycin in theconcentration range
around 30μM

INa
ICa,L

Relative current [-]Hydroxychloroquine

010-5
1100

105

010-5
1100

105

010-5

100

105

10.4, oIKr(37oC)
IKr(25 C)

101102Concentration [𝛍𝛍M]
IKs
IK1

INa,L

薬剤：Hydroxychloroquineとazithromycin(30μM)の併用

薬剤：Hydroxychloroquine
Control

Control

0.5

0.5

201032.5203522.5

1[mV]

[𝛍𝛍M]

1[s]

[𝛍𝛍M]

 CQ,HCQ,HCQ+AZの催不整脈リスク評価を行った．TdP発生閾値はCQ : 12.5[𝛍𝛍M], HCQ :35[𝛍𝛍M], HCQ+AZ30[𝛍𝛍M] : 22.5[𝛍𝛍M]であった．

Hydroxychloroquineの催不整脈作用に対する不整脈低減薬の効果
CQ 25[𝛍𝛍M]

Control(不整脈発生閾値の2倍)

HCQ 35[𝛍𝛍M]+Mexiletine X 10+Mexiletine X 4+Verapamil X 3(不整脈発生閾値)+Verapamil X 11[mV]Verapamil，Mexiletineは，何れも不整脈発生閾
値付近においてTdP発生を抑制する効果が確認できた．INaL阻害は心毒性低減効果がICaLに比べて弱いため， MexiletineはVerapamilに比べて，高濃度の投与が必要であった.

Mexiletineに関しては閾値の2倍程度になるとTdP発生を防ぐ事が出来なかった．一方，ICaL阻害作用を持つVerapamilは閾値の2倍程度でもTdP発生を防ぐ事が出来た．

1[s]HCQ 22.5 [𝛍𝛍M]+ AZ30[𝛍𝛍M](不整脈発生閾値)+Mexiletine X 4+Verapamil X 1

結論 (Hydroxychloroquine(HCQ),Hydroxychloroquine(HCQ)+Azithromycin(AZ)におけるQT延長，不整脈発生閾値と薬剤血中濃度の関係)
HCQ (black circles) and HCQ with 30 μM AZ (red circles)

ΔQT[ms]300

40msec200

Safety margin
臨床での投与量に対する血 vitroで観測された抗中濃度(PBPK) ウィルス濃度(EC50)
0.095[uM] 0.72[uM] (Yao 2020)

シミュレータで求めた不整脈発生閾値
HCQ:35[uM] この濃度は，臨床で使用されている投与量での血中濃度，さらにはvitroで観測された抗ウィルス濃度(EC50)よりも大幅に高かった．

Arrhythmia

1000 -210 正常な心臓においてCQ,HCQ,HCQ+AZは，QT延長が150[ms]を超える高濃度において致死的な不整脈誘発する．

HCQ+AZ:22.5[uM]

10-1100101
concentration [µM]102103

臨床で使用されシミュレータで求めvitroで観測された抗ている投与量でた不整脈発生閾値ウィルス濃度(EC50)の血中濃度(PBPK)Verapamil，Mexiletineの併用により不整脈発生閾値はさらに上昇する≪≪

本研究の詳細は下記をご参照ください．
Okada J, Yoshinaga T, Washio T, Sawada K,
Sugiura S, Hisada T. Chloroquine andhydroxychloroquine provoke arrhythmias atconcentrations higher than those clinicallyused to treat COVID-19. A simulation study.
Clinical and Translational Science. 2021.
DOI:10.1111/cts.12976

謝辞：本研究の実施に当たって，東京大学情報基盤センター中島研吾教授・塙敏博教授にOakforest-PACSの効率的な使用法に関して御指導を頂きました．ここに感謝を申し上げます．